色差仪CIEL*a*b*和CIEL*u*v*测色系统的含义

CIEL*a*b*和CIEL*u*v*测色系统是色差仪中常用的测色系统，这两个测色系统是CIE规定的用于颜色测量的均匀颜色空间，其都是用三个维度来对颜色进行描述，以空间中两点之间的距离来表示色差值。本文对色差仪CIEL*a*b*和CIEL*u*v*测色系统的含义做了解析。

色差仪CIEL*a*b*测色系统的含义：

CIELab是CIE1976L*a*b*均匀颜色空间的简称，是由CIEXYZ色度系统经过非线性转换得到的，它用明度指数L*，色品指数a*和b*构成的三维坐标系统来表示颜色感觉，其转换公式如下：

其中F（X/Xn）、FY/Yn）、F（Z/Zn）为分段函数，且具有相同的表达形式：

式中 X、Y、Z 为颜色样品的三刺激值；Xn，Yn，Zn为CIE标准照明体照射到完全漫反射体表面的三刺激值，代表照明光源的颜色。在公式中引入的Xn，Yn，Zn目的是模拟色适应的效果，即无论照明光源的颜色如何，当它照射在完全漫反射体上，且眼睛适应了该光源后，所产生的颜色感觉都应该是白色，色品指数a*和b*都应该为0，即抵消了光源本身的颜色。

在上图中，由几何关系可以看出，任一个坐标位置为p的颜色样品，其明度、色调和彩度三个感觉特征量可用下列公式计算表示：

其中，明度L*的取值范围为0～100，0对应着黑色，100对应着白色。色调角h*ab的范围为0°～360°，以正a*轴作为0°方向，按逆时针旋转为正。彩度C*ab为a*-b*平面上样品的坐标点距离原点的距离或半径。上式对转换式式和上图所示的直角坐标系进行了变换，从直角坐标系变换到柱面坐标系，用明度L*、色调角h*ab和彩度C*ab表示颜色感觉。

在CIEL*a*b*颜色空间中，若两个色样样品都按L*、a*、b*来标定颜色，则两者之间的总色差△E*ab以及各项单项色差可用下列公式计算：

其中L*是CIELAB空间的明度值，a*，b*为色品坐标，△L*、△a*和△b*分别是CIELAB空间中三个标尺的差值。

色差△E*ab，也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab色调差△H*ab定义，即：

色差仪CIEL*u*v*测色系统的含义：

CIEL*u*v*色度体系适用于一切光源色或物体色的表示与计算。CIE1976L*u*v*色度体系由CIEXYZ色度体系通过数学方法转换得到，其转换公式为：

而式中的L*表示明度指数，u*、v*为色度指数，u’、v’、x和y分别为颜色样品的L*u*v*色度坐标，u0'，v0'；x0，y0为测色所用的标准光源的色度坐标。

从上式转换中可以看出：虽然由Y变换为L*时包含有立方根的函数变换，这种变换是非线性的，但是x、y、z等色度坐标变换到u*、v*色度坐标势，没有非线性的运算，因此u*v*色度坐标图仍保留原来的马蹄形光谱轨迹。

L*u*v*色空间转换后用笛卡儿直角坐标体系来表示，形成了对立色坐标表述的心理颜色空间，如下图所示。在这一坐标系统中，+u*表示红色，-u*表示绿色，+v*表示黄色，-v*表示蓝色，颜色的明度由L*的百分数来表示。

CIEL*u*v*均匀色空间和CIE L*a*b*均匀色空间，不能说哪一个优越于另一个。CIE L*u*v*均匀色空间及色差公式主要应用于照明、CRT和电视工业以及那些采用加色混合产生色彩的行业中。但是近代所有的颜色数码成像标准和实际应用也使用 CIE L*a*b*色差公式而没有使用CIEL*u*v*色差公式。CIEL*a*b*色差公式主要应用于颜料和图像艺术工业，在材料制造工业中CIEL*a*b*远比CIEL*u*v*用得更广泛。

在L*u*v*色度体系中，若两个色样样品都按L*、u*、v*来标定颜色，则两者之间的总色差△E*uv以及各项单项色差可用下列公式计算：