色差儀RGB顏色空間與Lab顏色空間轉(zhuǎn)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(shù)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(zhuǎn)換。本文對色差儀RGB顏色空間與Lab顏色空間轉(zhuǎn)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(chǎn)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(shù)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(shù)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(xiàn)有的色彩,實現(xiàn)了顏色的均勻分布;而且以數(shù)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(zhuǎn)換方法:
色彩空間轉(zhuǎn)換意味著將一個色彩空間中的顏色特征信息轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)來表示相同的顏色。進行RGB空間到Lab空間的轉(zhuǎn)換分兩步。首先轉(zhuǎn)換成XYZ空間,再轉(zhuǎn)換到Lab空間。較常用的RGB顏色空間到XYZ空間的轉(zhuǎn)換公式,如下式所示:
再由上式轉(zhuǎn)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(tǒng)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(shù)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(zhuǎn)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(shù)。三者相互垂直構(gòu)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(shù)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(tǒng),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(fā)光色領域。