顏色空間的分類及均勻顏色空間CIELab解析

顏色空間也稱顏色模型，是用數字的形式對顏色進行表達的一種方式。不同類型的顏色空間由于構成的不同，其表達顏色的方式也不同。本文對顏色空間的分類及均勻顏色空間CIELab做了解析。

顏色空間的分類：

用于表示物體顏色的體系稱為表色系，分為混色系、顯色系、均勻色空間和色貌模型四種。

混色系，是以顏色加法混合的三原色理論為基礎構建的表色系統，可以在該表色系下標定樣品的顏色坐標，如1931CIE-RGB顏色空間。

顯色系，是指以裝訂成色卡圖冊的實物樣品為基礎構建的表色系統，可用于目測祥品顏色時的對比色卡，如1943年孟塞爾提出的孟塞爾顯色系、瑞典自然色系（NCS）。

均勻色空間，是以前兩類的研究結果為基礎構建的，既可準確地標定祥品的顏色坐標，而且色空間中的顏色差異更符合人眼的色覺，如CIE1960均勻顏色空間、C1E1964均勻顏色空間、CIE1976L*a*b*和CIE1976L*u*v'均勻色空間等，其中CIE1976L*a*b*是最常用的顏色空間。

色貌模型，是以人眼觀察的各種參數為基礎構建的，能準確描述人眼在不同背景、環境、周圍場等狀態下顏色觀察結果的表色系統，如CIECAM02色貌模模型。

以上四類表色系均能定量的表示物體的顏色，定量的分析物體之間顏色的差異，但我們需要一種能和人眼色覺一致的表色系。在四類表色系中，均勻色空間最接近人眼的實際效果。CIEL*a*b*色空間的各顏色指數的均勻性優于其它色空間，CIEL*a*b*的特點是當顏色的色差大于視覺的識別閾限（恰可察覺）而又小于孟塞爾系統中相鄰兩級的色差值時，能較好地反映物體色的心理感受效果。

均勻顏色空間CIELab解析：

CIEL*a*b*（CIELAB）色空間是由縱坐標L*、水平的a*和b*軸構成的三維立體坐標系，如下圖所示。縱坐標軸L*表示明度，值越大樣品的明度值越高，取值范圍為0～100，純黑位于最下端，對應明度L*=0；純白色最亮，位于最上端，對應明度L*=100。a*和b*是色度坐標，正負值代表顏色的方向，+a*表示紅色方向，值越大紅色飽和度越高，-a*代表綠色方向，絕對值越大代表綠色越鮮艷，a*值范圍為-128～127；+b*為黃色方向，值越大黃色越鮮艷，-b*為藍色方向，絕對值越大表示藍色飽和度越高，b*值范圍為-128～127。

右圖是CIEL*a*b*色空間的極坐標表示法，由L*、C*、H表示。縱坐標L*值同樣對應于顏色三要素的明度，C*代表彩度，即某一顏色的坐標位置與原點的距離，圓心處顏色的飽和度C*值為0，離圓心越遠C*的值越大；H為色調，代表色調角，是某一顏色坐標在色品平面內的投影點和坐標原點的連線與a軸的夾角。規定*從正a軸（紅）開始為0°，逆時針為正，正b軸（黃）為90°，負a軸（綠）為180°，負b軸（藍）為270°。

CIELCH色彩空間是從CIELab色彩空間推導出來的，一種顏色可以用LAB表示，也可以用LCH表示。CIELab與CIELCH之間的轉換關系為：

在CIELab顏色空間中，若兩個顏色都是按照L*a*b*標定的，則兩個顏色之間的色差可以用歐式距離來計算：

其中，△L*是CIELAB空間的明度差，△a*是CIELAB空間的紅綠色光差，△b*是CIELAB空間的黃藍色光差。

△a*和△b*表示樣本和標準在ab*平面上位置的改變。如果將CIELab均勻顏色空間轉化為極坐標空間，則能更好地表示色差的性質，極坐標空間用LCH表示。因此，CIELAB色差公式也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab和色相差△H*ab來定義，即：