色差儀RGB顏色空間與Lab顏色空間轉換方法
2023-11-16
顏色空間,又稱彩色模型或顏色坐標系,它是在某些標準下使通過可接受的數學方式表示顏色的一種方法。RGB顏色空間和Lab顏色空間是色差儀中常用的兩個顏色空間,這兩種顏色空間在對顏色進行描述時,其表示方法是不同的。因此,有時就需要進行轉換。本文對色差儀RGB顏色空間與Lab顏色空間轉換方法做了介紹。
色差儀RGB顏色空間:
RGB顏色空間以紅(R)、綠(G)和藍(B)三種基本顏色為基礎,三種顏色進行不同程度的疊加,能夠產生豐富的顏色,因此 RGB顏色空間又被稱為三基色模型。在人眼觀察感知顏色的角度看RGB顏色空間所能表示的顏色非常接近大自然的顏色,所以也被稱為自然色模式。在RGB顏色空間中,三種顏色的亮度值被分為256個等級,因此彩色圖像中的每個顏色就是由這三種顏色按比例混合而成。RGB顏色空間模型如下圖所示,其中黑色位于坐標系得原點,紅綠藍三種顏色分別位于三個坐標軸上。
色差儀Lab顏色空間:
Lab顏色空間的每種顏色由 L(明度)、a(表示由紅至藍的色度)顏色、b(表示由黃至藍的色度)顏色三種參數表示。圖像中的每個像素有對應的Lab值,即對應的L通道、a通道和b通道。明度和顏色是分開的,L通道沒有顏色,a通道和b通道只有顏色。與RGB顏色空間不同的是R、G、B三通道既包含有明度又包含有顏色。L取值為[0,100](純黑一純白)、a從綠色到紅色由綠色到紅色的光譜變化、b由藍色到黃色的光譜變化,正為暖色,負為冷色。當a和b值增大時,色點遠離中心,色飽和度增大。同時,Lab顏色空間三個通道都是灰度通道。
Lab顏色空間不但可用數學理論量化的色彩空間,使不同設備的色彩能夠相互比較、模擬和匹配。還可以很好地描述現有的色彩,實現了顏色的均勻分布;而且以數字化方式來描述人的視覺感應,與設備無關,所以它彌補了RGB模式必須依賴于設備色彩特性的不足。
色差儀RGB顏色空間與Lab顏色空間轉換方法:
色彩空間轉換意味著將一個色彩空間中的顏色特征信息轉換到另一色彩空間,以獲得相應的顏色信息,即用不同色彩空間中的數據來表示相同的顏色。進行RGB空間到Lab空間的轉換分兩步。首先轉換成XYZ空間,再轉換到Lab空間。較常用的RGB顏色空間到XYZ空間的轉換公式,如下式所示:
再由上式轉換成Lab顏色空間三分量,如下式所示:
X、Y、Z是樣品顏色的三刺激值,Xn、Yn、Zn是采集時用的照明光源所對應的標準照明體三刺激值,分別取值是95.04、100、108.89或96.42、100、82.49。
色差儀其他顏色空間類型:
1.XYZ顏色空間
CIEXYZ顏色空間,也稱CIE1931顏色空間。CIE希望通過該顏色空間下的三個分量(X,Y,Z)能夠描述人顏色視覺系統所能察覺的任意一種顏色,其中X和Z定義為顏色的色度,Y為顏色的亮度。
CIEXYZ顏色空間主要應用于分光光度計和數字顏色分析器等分析儀器,它為這一類儀器提供了待分析樣本所需的透射或折射的三色光信號。雖然 CIEXYZ顏色空間在分析化學中的相關應用也頗為廣泛,但是它所表示的顏色與人眼感知不太一致,導致在不同顏色對比中存在一定缺陷。因此,該顏色模型往往只是用于線性轉換到其他顏色空間的過渡顏色空間。
2.LUV顏色空間
CIELUV顏色空間是CIE1976L*u*v*均勻顏色空間的簡稱,在CIELUV空間中,L*為明度,u*、v*為色品指數。三者相互垂直構成色空間來描述相對應的亮度和色度量:垂直的軸是明度L*,位于水平面且互相垂直的是色品指數u*和 v*。
CIELUV顏色空間與CIELAB顏色空間相似,L*,u*,v*是X,Y,Z通過非線性變換得到的,同樣用兩點間的距離表示顏色之間的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特點。首先,它們的顏色空間雖然距完全均勻仍有距離,但基本上是均勻的。其次,由于是基于顏色測量的CIE系統,CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是與設備無關的顏色空間。與CIELAB顏色空間不同,CIELUV顏色空間更多地應用于光源色和自發光色領域。