色差仪Luv和Lab均匀颜色空间及适用范围介绍

2023-11-24

色差仪中的颜色空间类型有很多,可以分为均匀性与非均匀性两大类,其中Luv和Lab颜色空间是两个常用的均匀颜色空间,它们都是用L表示明度,用其他两个分量表示色度,其都以两个颜色点之间的欧氏距离来表示色差。本文对色差仪Luv和Lab均匀颜色空间及适用范围作了介绍,对颜色测量知识感兴趣的朋友可以了解一下!

色差仪

色差仪Luv和Lab均匀颜色空间介绍:

1.CIE1976L*u*v*颜色空间

CIE1976L*u*v*颜色空间采用如下的L*、u*、v*作为三维直角坐标,也称为CIELUV颜色空间,主要用于如电视工业等加混色的表示和评价。在该空间中,L*为明度,u*、v*表示颜色的色品坐标,其计算公式为:

Luv色品坐标计算公式

其中,X、Y、Z为色样的三刺激值,Xn、Yn、Z为CIE标准照明体的三刺激值(常数),u'、v'分别为线性变换后色样的色品坐标,un'、vn'分别为线性变换后 CIE 标准照明体的色品坐标。

在CIELUV颜色空间中,两个颜色(L1*,u1*,v1*)和(L2*,u2*,v2*)之间的色差ΔE*uv为:

ΔEuv色差计算公式

2.CIE1976 L*a*b*颜色空间

CIE在1976年推荐用于加混色的CIELUV颜色空间的同时,还推荐了主要用于如表面色料工业等减混色的表示和评价的CIE1976L*a*b*颜色空间,也成为CIELAB颜色空间。作为该空间三维直角坐标的明度L*和色品坐标a*、b*的计算公式为:

Lab颜色空间L、a、b值计算公式

式中,f(I)为上式所示的深色通用公式,X、Y、Z为颜色样品的三刺激值,Xn、Yn、Zn为CIE标准照明体照射在完全漫反射体上,然后反射到观察者眼中的三刺激值,其实Yn=100.

在CIELAB颜色空间中,两个颜色(L1*,a1*,b1*)和(L2*,a2*,b2*)之间的色差△Eab*为:

△Eab计算公式

式中ΔL=L1*-L2*,Δa =a1*-a2*,Δb=b1*-b2*。


色差仪Luv和Lab均匀颜色空间适用范围:

由于颜色空间种类繁多,通常选择某一颜色空间是由于该空间可以使它表示的颜色更便于计算和转换,或者是因为该空间能更理想地表示一种颜色。CIELUV和CIELAB色空间得到广泛使用后,许多颜色工作者对这两个色空间进行了大量的研究。直到现在工作者并没有给出两个色空间的明确使用范围,不能说哪一个优于另一个。加色法产生颜色的行业中,例如电视电脑工业、照明以及CRT比较适合选用CIELUV色空间及色差公式;而CIELAB色空间及色差公式主要应用于颜料和图像艺术工业以及纺织业等,此色空间更适合于减色法混合产生色彩的行业,在材料制造工业中,CIELAB色空间的应用远远超过了CIELUV色空间。

对CIELUV色空间和CIELAB色空间的均匀性的考察,使用CIELUV和CIELAB色空间(由1931色度系统中的麦克亚当椭圆分别转换得到),对椭圆分布的转换结果进行考察,把上述文中提到CIE1931XYZ色度系统坐标线性转换成u*、v*后,可以看出其光谱轨迹很好的保持了马蹄形,如下图1所示;但是将其转换成a*、b*后的光谱轨迹变形较严重,如图2所示。

CIELUV空间和CIELAB空间内的椭圆分布

比较发现,CIELUV比较适合于光谱色、电视电脑等色彩工业。而对于颜色的色差值比大视觉识别阈值大,但是比孟塞尔系统中相邻两颜色的色差小的情况,CIELAB色空间更适用,因为其更真实的反映物体色的心理感受,适用于染料、颜料及油墨等颜色工业部门。


色差仪L、u、v值与X、Y、Z值转换方法:

在CIELUV颜色空间中,L*,u*,v*是X,Y,Z通过非线性变换得到的,同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。从CIEXYZ颜色空间到CIELuv颜色空间的转换,可以利用下列公式来完成:

CIEXYZ颜色空间到CIELuv颜色空间转换式

其中:u'=4X/(X+15Y+3Z),v'=9X(X+15Y+3Z),(Xn、Yn、Zn)定义为参考白色的对应值,u'n和v'n定义为参考白色的转换值,它们的定义可以参照u'和v'的定义方式。


色差仪L、a、b值与X、Y、Z值转换方法:

L*a*b*均匀颜色空间是CIE1931XYZ标准色度学系统的非线性变换,它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面极坐标,将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和与色调、饱和度的感觉相一致的a*、b*。

由CIEXYZ空间向L*a*b*颜色空间转换的公式为:

CIEXYZ颜色空间转换Lab颜色空间公式

其中,在上面的公式中,X、Y、Z指的是物体的三刺激值,这三个属性值是在海明对立坐标理论的基础上建立起来的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE标准照明体先照射在完全反射漫反射体上,再经其反射到人们眼中的白颜色物体的三刺激值。光源和观察者的条件分别以D65和10°条件为佳。在不同的光源以及观察者条件下,三刺激值是不同的。若采用D65标准照明体Xn=94.811,Yn=100.00,Zn=107.304。

  Luv颜色空间     lab颜色空间   
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