色差仪颜色空间及色差评价公式的发展和应用现状概述

2023-11-15

为了统一颜色测量和计算的方法,色度学不断的推出各种不同的颜色空间和色差评价公式,以期使目视色差评价与仪器色差评价之间保持一致性。而色差仪作为测色仪器,是以色度学为基础研制的光学仪器。本文对色差仪颜色空间及色差评价公式的发展和应用现状作了介绍,感兴趣的朋友可以了解下!

色差仪

色差仪颜色空间及色差评价公式发展和应用概述:

CIE1931基础色度学给出了如何用科学的方法来定量地描述一种颜色,也给出了判定两个色样是否匹配的条件,即两个色样在某一光源的照明下,如果对应的三刺激值X,Y,Z分别相等,则这两个色样在该光源下为条件等色,反之则认为两个色样之间存在色差。

但是,由于CIEXYZ系统不是一个均匀的颜色空间,不可能得到一个适合所有颜色区域的统一色差宽容度,因此颜色产品的色度参数无法通过量化的手段来监控和传递。鉴于此,研究一种新的色差公式和颜色空间,使计算的色差值与目测结果一致,且该颜色空间本身具有很好的均匀性,已成为现代颜色科学领域的主要研究目标之一。

在1931~1976年间,颜色科学工作者以各自涉及的领域以及在该领域内所积累的实际数据为基础,提出了各种各样的色差公式,如ANLAB、FMCII和Hunter等公式。由于不同的色差公式之间无法相互转换,使得不同公式的计算结果不具可比性,而且很多公式的使用效果并不能让人满意,这给实际的工业应用带来很大不便。为了结束这种混乱的局面,统一色差评定的方法,国际照明委员会(CIE)对众多的色差公式进行了对比和评估,并于1976年,正式推荐了两个色空间及相应的色差公式,即CIELUV和CIELAB颜色空间。由于CIELAB极大地改善了CIE1931色度系统的不均匀性,从而使得采用色度学来对产品颜色质量进行评价具有可行性。工业界基于CIELAB色差公式制订了最初的针对颜色测量和色差评价的国际标准,而我国也根据国际标准制订了与之对应的各个行业标准。

现代研究表明,尽管CIELAB颜色空间在一定程度上消除了不同颜色区域容限的差别实际上,此空间并不十分均匀,况且其对应的色差公式并未体现出颜色三属性的权重差别,这样使其计算结果与目测感觉就不能总是保持一致,所以此公式在工业应用中价值有限,这个评价模型显然已经不能适应工业生产的需要。

鉴于此,CIE对CIELAB空间进行了修正,在不同阶段分别推荐了CIE94,CIEDE2000等色差公式,其中CIEDE2000是目前理论上最好的色差评价模型;英国染色家协会(SDC)的颜色测量委员会(CMC)推荐使用CMC(l:c),此色差公式虽未被CIE推荐为标准,但已被国际标准化组织采纳,成为ISO标准,CIEDE2000色差公式就是在此基础上改进得到的。以上改进的色差公式的计算结果与目测评价的一致性有了不同程度的改善,而且对所有颜色的产品可使用近似统一的色差界限值来判定其是否合格。但是目前在国内,这些新的色差评价模型并没有得到广泛应用,色差判定仍普遍采用CIELAB色差公式,这与没有完善的测量仪器及配套的评价软件有直接的关系。


色差仪CIELAB色差公式计算式介绍:

CIELAB色差公式是基于近似均匀的三维颜色空间建立的,由直角坐标L*、a*、b*构成,国际照明委员会推荐使用。该色差公式建立在CIELAB颜色空间之上,L*、a*、b*的值由下式确定:

L、a、b确定公式

上式中,X、Y、Z表示被测物体在标准色度系统(CIE1931或 CIE1964)中的三刺激值。Xn、Yn、Zn表示白物体色的三刺激值。

彩度和色调角的计算公式如式下:

彩度和色调角的计算公式

其颜色属性差异可以用△L*、△a*、△b*、△C*ab和△H*ab表示,总色差使用三维空间中两种颜色坐标之间的欧几里得距离表示,如下所示:

总色差计算公式

另外一种使用△L*、△C*ab和△H*ab计算总色差的公式如下所示:

总色差计算公式01

上面两个公式计算出的△E*ab是等价的。

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