色差仪均匀颜色空间的色差计算式介绍

2023-11-08

为了使颜色的测量与计算具有统一的标准,色度学先后推出了多个用于颜色测量的色度空间,由于这些色度空间在描述颜色时与人眼之间的一致性存在较大的差异,因此,CIE又推出了多个均匀颜色空间,目前常用的就是CIELAB均匀颜色空间。本文对色差仪均匀颜色空间的色差计算式作了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

CIELAB均匀颜色空间

色差仪均匀颜色空间发展概况:

在色度学的实际应用中,除颜色的表征外,人们往往还关心两个颜色间的差异即色差问题。然而,CIE1931和CIE1964三刺激值及其对应的色品坐标在衡量颜色间的差异时均难以获得与视觉感受相一致的结果。为此,许多学者尝试对(x,y)色品图进行某种转换,以期MacAdam椭圆能够变成圆形。CIE也于1960年正式推荐了CIE1960UCS均匀色品图,其色品坐标表示为(u,v),可由CIE1931色品坐标或三刺激值计算得到,如下所示。

CIE1960UCS颜色空间色品坐标计算式

虽然当前CIE1960UCS已被CIE1976UCS所取代,但其仍被用于光源相关色温的定义以及一些光源颜色质量的评价方法,如CIE显色指数。

CIE1976UCS的色品坐标表示为(u',v'),同样可由CIE1931色品坐标或三刺激值计算得到,如下式所示。

CIE1976UCS颜色空间色品坐标计算式

可见,与式CIE1960UCS相比,CIE1976UCS仅将色品纵坐标扩大了1.5倍。两个颜色(u'1,v1)和(u'2,v'2)的色品差△u'v'便可近似用它们在CIE1976UCs色品图上的欧式距离来表示,即:

△u'v计算式

通常,色品差△u'v主要用来表征光源等自发光色的颜色差异。对于CIE1960UCS和CIE1976UCS两个均匀色品图,也可利用CIE1964色品坐标或三刺激值计算其相应的色品坐标(u10,v10)和(u'10,v'10)。

CIE1976UCS的均匀性虽得到了明显改善,但其仅包含颜色的色品,无法全面表征颜色这个三维量。因此,CIE于1976年又推荐了两个三维的均匀颜色空间,即CIE1976Luv颜色空间(CIELUV颜色空间)和CIE1976Lab颜色空间(CIELAB颜色空间)。


色差仪CIELAB颜色空间色差计算式介绍:

鉴于CIELAB颜色空间应用的广泛性,故这里仅对该空间进行介绍,其计算公式为:

三维坐标L、a、b确定式

其中X、Y、Z为待测物体颜色刺激的三刺激值,X0、Y0、Z0为与照射待测物体相同的光源照射到完全漫反射体上所反射出光的三刺激值,此时X0、Y0、Z0即为光源的三刺激值且Y0=100。

L*代表明度,+a*轴近似代表红刺激方向,-a*轴近似代表绿色刺激方向,+b*轴近似代表黄色刺激方向,-b*轴近似代表蓝色刺激方向。因此,借助这三个量可建立一组与可感知颜色属性明度、彩度和色调相关的量,其中彩度C*ab和色调角hab的计算公式为:

彩度和色调角计算式

式中,若a*与b*均大于0,则hab位于0°和90°之间;若b*大于0,a*小于0,则hab位于90°和180°之间;若a*与b*均小于0;则hab位于180°和270°之间;若a*大于0,b*小于0,则hab位于270°和360°之间。

此外,CIELAB颜色空间中的欧式距离可近似代表物体颜色刺激间色差的可感知大小。因此,对于两个颜色刺激间的色差△E*ab可表示为:

△Eab色差计算式

式中△L*、△a*、△b*分别为两个颜色刺激间的L*、a*、b*坐标差,△C*ab和△H*ab分别为它们的彩度差和色调差,且ΔH*ab的计算公式为:

色调差计算式

式中C*ab,1和C*ab,2分别代表两颜色刺激的彩度值,△hab为它们的色调角之差。对于远离非彩色轴(即L*轴)的小色差,△H*ab也可计算为:

色调差计算式01

需要注意的是,式中Ahab的单位为弧度。

当前,CIELAB颜色空间虽仍是标准的均匀颜色空间,但其远非真正视觉感知均匀的颜色空间,进而导致CIELAB色差公式计算出的色差与视觉感知色差存在一定的差距。为此,自CIELAB颜色空间之后,大量学者通过开展各种色差评价相关的视觉实验也提出了许多改进的色差公式,如FCM、CMC(l:c)、BFD(l:c)、CIE94、CIEDE2000等。

色差仪XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab区别

色差仪XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab区别

2024-09-14

XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab是色差仪​中比较常见的几个表色系统,这些表色系统都可以用不同的参数对颜色进行描述,将颜色信息量化,但它们表示的颜色信息确有所差异。本文对色差仪XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab区别做了介绍。...
MORE
D65标准光源的光谱分布和等色系数含义解析

D65标准光源的光谱分布和等色系数含义解析

2024-09-12

D65标准光源是国际上普遍使用的一种标准光源,它的光谱分布和色温与自然光非常接近,因此在许多领域都有着重要的应用价值。本文对D65标准光源的光谱分布和等色系数含义做了简要的解析。...
MORE
光源分布温度和相关色温的含义及关系解析

光源分布温度和相关色温的含义及关系解析

2024-09-06

色温是光源重要的颜色指标,不同的光源由于光谱能量分布的不同,其色温不同,因此其光线的颜色也会有所差异。而光源的分布温度和相关色温是从光源色温引出的两个概念,它们的单位均为开尔文(K)。本文对光源分布温度和相关色温的含义及关系做了解析。...
MORE
D50光源的特性及D50光源对色灯管常用品牌型号

D50光源的特性及D50光源对色灯管常用品牌型号

2024-09-04

D50光源是一种色温为5000K的人造光源,其发光的颜色略微偏暖色调,是印刷行业除D65光源外常用的一种对色光源。标准光源箱作为照明灯箱设备,其内部就会配置D50光源对色灯管,用于模拟D50光源。本文对D50光源的特性及D50光源对色灯光常用品牌型号做了介绍。...
MORE

     热门标签

  XYZ和Yxy      L*a*b*和Lch      L*a*b*和La      D65光源光谱分布      D65等色系数      D65显色指数      分布温度Td      相关色温Tcp      D50光源特性      D50光源对色灯管      色差类型      d/8和45/0色差仪      分光光度法仪器      分光光度法      标准光源箱箱体安装      色纺纱色差      色纺纱色差管控      绿色翡翠颜色分类      绿色翡翠颜色鉴定      观察者角度2°/10°      视场角2°/10°      白度测量方法      白度值计算公式      标准光源作用      标准光源A、D65、CWF、TL84      色差仪使用方法      色差仪作用      色差值      三刺激值      对色光源类型   

扫描二维码分享到微信

在线咨询
联系电话

400-888-5135