Lab顏色空間怎么理解？Lab顏色空間是CIE規(guī)定的一個(gè)用于顏色描述的均勻顏色空間。在該顏色空間中，用三維坐標(biāo)來(lái)對(duì)顏色進(jìn)行定量的描述，其中L表示明度，a和b表示色度。目前許多的色差公式，都是基于Lab顏色空間為基礎(chǔ)的。本文對(duì)Lab顏色空間的含義及基于Lab顏色空間的色差公式做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
Lab顏色空間怎么理解？
CIE1976L*a*b*顏色空間，也稱為CIELAB顏色空間，該顏色空間是由三個(gè)通道組成：L*通道表示明度，其取值范圍是0~100，數(shù)值越大顏色的明度值越大；a*通道和b*通道是兩個(gè)色度通道，其中a*通道表示顏色的紅綠反應(yīng)，b*通道表示顏色的黃藍(lán)反應(yīng)，a*和b*的取值范圍為-128-127，對(duì)于a*來(lái)講，數(shù)值越大顏色越紅，數(shù)值越小顏色越綠；對(duì)于b*值來(lái)說(shuō)，b*值越大顏色越發(fā)黃，否則越偏藍(lán)。作為該空間三維直角坐標(biāo)系的明度L*和色品坐標(biāo)a*、b*的計(jì)算公式為：
其中，X、Y、Z為顏色樣品的三刺激值，Xn、Yn、Zn為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體照射在完全漫反射體上，然后反射到觀察者眼中的三刺激值，其中Yn=100，當(dāng)顏色樣品的尺度小于4°觀察視場(chǎng)時(shí)，應(yīng)采用CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)；而當(dāng)顏色樣品的尺度大于4°觀察視場(chǎng)時(shí)，則采用CIE1964XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。
在CIELAB顏色空間中，有一組與心理量近似對(duì)應(yīng)的感知屬性，即明度L*、彩度C*ab和色調(diào)角hab。顏色樣品的明度L*與CIELAB空間中的明度指數(shù)L*是一致的。彩度C*ab則是在CIELAB空間的等明度面上，顏色樣品的色品坐標(biāo)（a*，b*）到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離。
利用下列公式可以分別算出顏色樣品在CIELAB均勻顏色空間中的彩度和色調(diào)角：
對(duì)于色調(diào)角hab，當(dāng)a*>0且b*>0 時(shí)，0°
基于Lab顏色空間的色差公式介紹：
1.CIELAB色差公式
在CIELAB顏色空間中，兩個(gè)顏色（L1*，a1*，b1*）和（L2*，a2*，b2*）之間的色差可以用歐氏距離來(lái)表示：
其中L*是CIELAB空間的明度值，a*，b*為色品坐標(biāo)，△L*、△a*和△b*分別是CIELAB空間中三個(gè)標(biāo)尺的差值。
色差△E*ab，也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab色調(diào)差△H*ab定義，即：
如果CIELAB空間是等視覺(jué)均勻的，其對(duì)應(yīng)的視覺(jué)容差在該顏色空間中應(yīng)當(dāng)是一個(gè)球形，并且在顏色空間的各個(gè)區(qū)域都應(yīng)具有相同的半徑。但實(shí)際上，在CIELAB空間中用橢球來(lái)表示顏色中心所對(duì)應(yīng)的視覺(jué)容差更為合適。雖然這些色度橢球的半軸比CIExy色品圖上色度橢圓的半軸更為均勻，但是在尺度大小上仍然存在著明顯的差異，并隨著彩度值的增加，橢球的半軸隨之變大，尤其是橢球的長(zhǎng)半軸。雖然CIELAB色差公式對(duì)中小色差的預(yù)測(cè)性能與目視觀察結(jié)果之間存在較大差異，但相對(duì)于其后的一些色差公式而言，其表達(dá)式極為簡(jiǎn)單，并且對(duì)大色差尚有較好的預(yù)測(cè)性能，因此在現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中仍被廣泛采用。
2.CMC（l:c）色差公式
在修正CIELAB色差公式的基礎(chǔ)上，CMC色差公式根據(jù)視覺(jué)關(guān)系調(diào)整了每個(gè)色調(diào)方向的色差橢圓大小和形狀；改善了彩度差變化與明度之間的關(guān)系，使不同彩度的顏色具有不同的色差容限。非彩色區(qū)域附近的橢圓較小，彩度高的橢圓較大，色差容限與彩度的變化成正比。并引入了明度權(quán)重因子l和彩度權(quán)重因子c，以適應(yīng)不同應(yīng)用的需求。CMC（l:c）的色差表達(dá)式為：
其中，△L*ab、△H*ab和△C*ab，為CIELAB確定的明度差、彩度差和色調(diào)差；SL、SC和SH分別為明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重函數(shù)；L*s和C*ab,s和hab,s均為確定色差的標(biāo)準(zhǔn)樣本。明度權(quán)重因子和彩度權(quán)重因子c與具體應(yīng)用條件有關(guān)，一般情況下c=1。在紡織業(yè)中，當(dāng)l=2時(shí)用CMC色差公式計(jì)算得到的紡織品色差與視覺(jué)感覺(jué)相對(duì)一致。對(duì)于涂料、塑料和油墨等應(yīng)用，取l=1.4。
CMC色差公式實(shí)際上是一個(gè)三維空間中的橢球公式，也就是說(shuō)，用以目標(biāo)色樣的坐標(biāo)點(diǎn)為中心的一個(gè)橢球來(lái)表示色差，橢球的大小與樣品顏色同目標(biāo)色的差別有關(guān)，也與具體的顏色區(qū)域有關(guān)，在不同的顏色區(qū)域用不同大小和取向的橢球來(lái)表示色差。這種計(jì)算色差的方式已經(jīng)被CE確定為今后發(fā)展色差公式的一種標(biāo)準(zhǔn)形式，主要的研究重點(diǎn)是如何確定公式中的系數(shù)，CIE94色差公式就是這類公式的代表。
3.CIE94色差公式
色差公式CIE94由RIT的R.S.Berns等人在對(duì)RIT-DuPont、Luo-Rigg和Witt這三個(gè)基于物體色的中小色差視覺(jué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相關(guān)分析和處理的基礎(chǔ)上所提出，并由CIE技術(shù)委員會(huì)TC1-29于1995年推薦為用于工業(yè)色差評(píng)價(jià)，其表達(dá)式為：
其中，△L*、△C*ab和△H*ab均由CIELAB色差公式計(jì)算得到；△C*ab一般指標(biāo)準(zhǔn)色樣的CIELAB彩度，但當(dāng)被測(cè)樣品中不分標(biāo)準(zhǔn)色樣與測(cè)試色樣時(shí)，則以兩者的幾何平均值作為△C*ab，即：
在使用CIE94色差公式時(shí)，CIE推薦了相應(yīng)的參考觀察條件。當(dāng)實(shí)際的觀測(cè)條件和應(yīng)用場(chǎng)合不同于CIE94參考觀察條件時(shí)，需要用參數(shù)因子kL、kC和kH來(lái)調(diào)整明度、彩度和色調(diào)分色差在總色差中的相對(duì)權(quán)重。
4.CIEDE2000色差公式
為了進(jìn)一步改善工業(yè)色差評(píng)價(jià)的視覺(jué)一致性，CIE專門設(shè)立了工業(yè)色差評(píng)價(jià)的色調(diào)與明度相關(guān)修正技術(shù)委員會(huì)TC1-47，經(jīng)過(guò)該技術(shù)委員會(huì)對(duì)現(xiàn)有色差模型和視覺(jué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的分析和測(cè)試，在2001年提出了一個(gè)新的色差評(píng)價(jià)公式CIEDE2000，該公式相對(duì)于先前的公式要復(fù)雜許多，但具有更高的預(yù)測(cè)精度。
因?yàn)镃IEDE2000色差公式的復(fù)雜性，用該公式計(jì)算色差時(shí)要分四步進(jìn)行計(jì)算，具體步驟如下。
第一步：根據(jù)計(jì)算CIELAB空間中的L*、a*、b*和C*ab的公式進(jìn)行運(yùn)算，如下式所示。
其中：C*ab=[（a*）2+（b*）2]1/2
第二步：計(jì)算出a'、C'和h'。
是樣品對(duì)中兩個(gè)色樣的算術(shù)平均值，在計(jì)算h'時(shí)，需要根據(jù)色調(diào)角所在象限即a'和b'的正負(fù)取值來(lái)確定，如下式。
第三步：計(jì)算△L'、△C'、△H'。
第四步：計(jì)算CIEDE2000色差△E00。
其中：
在上式中，
分別是樣品對(duì)中兩個(gè)色樣L'、C'和h'值的算術(shù)平均值。在計(jì)算h'平均值時(shí)，若兩個(gè)顏色的色調(diào)角位于不同象限里，需要特別注意，一面出錯(cuò)。因此，為了準(zhǔn)確地計(jì)算平均色調(diào)角h'，建議采用下列換算公式，如下所示：
CIEDE2000 色差公式中的參數(shù)因子KL、KC、KH仍用于修正實(shí)際觀測(cè)實(shí)驗(yàn)條件的變化，根據(jù)具體的色差評(píng)價(jià)環(huán)境條件，采用與前述相關(guān)色差公式中類似的方法進(jìn)行分析和定義，因此沿用CIE94色差公式的參照條件，來(lái)確定CIEDE2000色差公式的參數(shù)因子KL=KC=KH=1。