色差仪RGB颜色空间与CIELab颜色空间转换方法

RGB颜色空间与CIELab颜色空间是色差仪中常用的两个测色空间，这两个颜色空间在对颜色进行定量表达时，其表示方法是不同的。要想在获得相同的颜色信息，在同一颜色空间下进行颜色的比较，就需要进行色彩空间的转换。本文对色差仪RGB颜色空间与CIELab颜色空间转换方法做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

色差仪RGB颜色空间介绍：

由三基色原理知，大多数颜色可以由红、绿、蓝三基色按照不同的比例合成。RGB颜色空间是在三基色理论上开发的相加混色颜色空间，在RGB颜色空间中，三个坐标轴分别表示为R、G、B三个颜色通道分量，国际照明委员会（CIE）将RGB每个分量都分为256级，因此每个通道分量的取值范围为0-255，共能表示256*256*256（约1600万）种颜色。在颜色空间的原点处，三基色都为0，即原点对应的是黑色（0，0，0），距离原点最远的顶点，即立方体原点的斜对角的顶点处的三原色分量为达到最高值，为白色（255，255，255）。除黑白两点所在的顶点外，立方体剩下的六个顶点，有三个顶点分别为三基色，如图中标注的红、绿、蓝，剩下的三个顶点表示的颜色是三原色中两两混合之后的颜色，为品红、青和黄。在该立方体内部，任意颜色F可以表示为坐标中的一点，调整三原色中任一系数都会改变F的坐标值，同时，改变任一颜色，三原色的三色值也会发生变化。

RGB颜色空间采用物理三原色对颜色进行表示，这种方式比较简单，但给定任意一个R、G、B值，无法准确知道所表述的颜色，并不符合人的视觉特点。而且RGB颜色空间不是一个均匀的颜色空间，即空间坐标上等距离的两点并不能表示出颜色的差异性，因此，RGB颜色空间并不适合用作色差检测。

色差仪CIELab颜色空间介绍：

Lab颜色空间的每种颜色由 L（明度）、a（表示由红至蓝的色度）颜色、b（表示由黄至蓝的色度）颜色三种参数表示。图像中的每个像素有对应的Lab值，即对应的L通道、a通道和b通道。明度和颜色是分开的，L通道没有颜色，a通道和b通道只有颜色。与RGB颜色空间不同的是R、G、B三通道既包含有明度又包含有颜色。L取值为[0，100]（纯黑一纯白）、a从绿色到红色由绿色到红色的光谱变化、b由蓝色到黄色的光谱变化，正为暖色，负为冷色。当a和b值增大时，色点远离中心，色饱和度增大。同时，Lab颜色空间三个通道都是灰度通道。

Lab颜色空间不但可用数学理论量化的色彩空间，使不同设备的色彩能够相互比较、模拟和匹配。还可以很好地描述现有的色彩，实现了颜色的均匀分布；而且以数字化方式来描述人的视觉感应，与设备无关，所以它弥补了RGB模式必须依赖于设备色彩特性的不足。

与RGB颜色空间相比，CIELAB颜色空间是一种基于人眼生理特征的颜色系统可用数字化的方法表达人眼的视觉感受，并且CIELAB颜色空间分布均匀，两个颜色坐标点之间的几何距离，与人眼感知到的物体色差相一致。同时该颜色空间色域更加宽广，几乎代表了自然界中所有颜色的编码，任何颜色在CIELAB空间中都会有一个准确的数值表示。

色差仪RGB颜色空间与CIELab颜色空间转换方法：

从RGB色彩空间到CIELAB色彩空间是不能直接转换的，需要首先从RGB色彩空间转换到CIEXYZ色彩空间，然后再转换为 CIELAB色彩空间。

从RGB色彩空间到CIEXYZ色彩空间可以通过乘以一个3×3矩阵转换，它们之间存在下面的线性关系：

CIELAB色彩空间是直接从CIEXYZ色彩空间上发展起来的，它们之间的关系是非线性的，相应的转换公式如下：

坐标（X0，Y0，Z0）相应于白光（即 R、G、B分别等于255）所对应的X、Y、Z值。

色差仪CIEXYZ颜色空间介绍：

CIEXYZ颜色空间，也称CIE1931颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量（X，Y，Z）能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色，其中X和Z定义为颜色的色度，Y为颜色的亮度。该颜色空间在广泛的实验基础上得到的平均人眼颜色响应，符合人眼对颜色观测的视觉特点，是国际委员会定义的与设备无关的颜色表示法，因此通常作为国际性的颜色空间标准。对于无法直接转换的两个颜色空间，XYZ颜色空间通常可以作为桥梁，使两种颜色空间能进行转换。

另外，CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器，它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛，但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致，导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此，该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。