顏色空間是用空面模型的形式對顏色進(jìn)行描述的一種方式，色差儀作為顏色測量的專業(yè)儀器，設(shè)置了多種類型的顏色空間，不同顏色空間在表述同一顏色信息是不同的，有時候就需要進(jìn)行顏色空間的轉(zhuǎn)換。本文介紹了RGB顏色空間與XYZ顏色空間轉(zhuǎn)換關(guān)系式。

RGB顏色空間介紹：

RGB顏色空間以紅（R）、綠（G）和藍(lán)（B）三種基本顏色為基礎(chǔ)，三種顏色進(jìn)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。在該模型中，R、G、B分別位于3個角上，黑色位于原點處，白色位于離遠(yuǎn)點最遠(yuǎn)的對角點處，灰度級沿著這兩點的連線分布。在該模型中，不同的顏色處在立方體上或者在其內(nèi)部，并且可以用從原點分布的向量來定義。即每一種顏色可以用紅、綠、藍(lán)三個顏色分量的坐標(biāo)來表示，如（0，0，0）表示黑色，（160，32，24）表示紫色，（0，255，0）表示綠色，（255，255，255）表示白色等。若將顏色值進(jìn)行歸一化，原立方體就變成一個單位立方體，所有的R、G、B值都取值范圍在[0，1]內(nèi)。

RGB顏色空間采用物理三原色對顏色進(jìn)行表示，這種方式比較簡單，但給定任意一個R、G、B值，無法準(zhǔn)確知道所表述的顏色，并不符合人的視覺特點。而且RGB顏色空間不是一個均勻的顏色空間，即空間坐標(biāo)上等距離的兩點并不能表示出顏色的差異性，因此，RGB顏色空間并不適合用作色差檢測。

XYZ顏色空間介紹：

CIEXYZ顏色空間也稱作CIE1931XYZ顏色空間，是CIE色彩空間中一個最先采用數(shù)學(xué)方法來定義顏色的標(biāo)準(zhǔn)空間，1931年國際照明委員會在進(jìn)行了大量正常人視覺測量和統(tǒng)計建立了“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，并通過對比計算機視覺系統(tǒng)和人眼視覺系統(tǒng)對顏色感知后建立的一套與人眼視覺感知光譜相一致的三原色顏色空間。

由于CIERGB顏色模型存在負(fù)波形現(xiàn)象，使得該顏色空間的表達(dá)與實際情況不相符，更不利于理解，在1931年國際照明委員會通過對顏色CIERGB系統(tǒng)的研究，改用三個假想原色X、Y、Z建立了CIEXYZ顏色系統(tǒng)，通過線性關(guān)系的映射使得CIEXYZ顏色空間的顏色比配光譜全部為正值。由于人類視覺能夠響應(yīng)不同波長范圍的顏色，所有可視顏色的完整繪圖是三維的，但由于人眼視覺對顏色的感知可分為兩部分：明度和色度。例如，白色是明亮的顏色，而灰色被認(rèn)為是不太亮的白色。換句說，可以理解為白色和灰色的色度一樣，不同的只是明度。CIEXYZ顏色空間中Y參數(shù)表達(dá)的是顏色的明度或是亮度的測量，其色度是通過參數(shù)X和Y來確定，XYZ雖是由紅綠藍(lán)三原色轉(zhuǎn)換而來的一種參數(shù)，但歸根結(jié)底是三個假想色，沒有太大的實際意義。

雖然CIEXYZ顏色空間是基于人眼的視覺感知建立的標(biāo)準(zhǔn)顏色空間，但其顏色空間中兩種顏色的差別大小無法表達(dá)人眼對顏色差異的感知情況，所以該顏色空間無法模仿人眼視覺對顏色差別的感知，因而，無法采用該顏色空間將人眼視覺對色差的感知以數(shù)據(jù)形式準(zhǔn)確表達(dá)。為此，CIE研究了其他標(biāo)準(zhǔn)顏色空間專門針對模擬人眼視覺對顏色感知差別的顏色空間，常見的就有CIELab顏色空間。

RGB顏色空間與XYZ顏色空間轉(zhuǎn)換關(guān)系式：

RGB顏色空間是一種與設(shè)備有關(guān)的顏色空間，而CIEXYZ顏色空間是一種與設(shè)備無關(guān)的顏色空間，在圖像處理中各種顏色空間各有優(yōu)缺點，將RGB顏色空間轉(zhuǎn)化到CIEXYZ顏色空間中涉及到一個問題，就是如何將不同大小的顏色空間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，確定其映射關(guān)系。

在CIEXYZ顏色空間研究初期，CIEXYZ顏色空間是通過將RGB顏色空間轉(zhuǎn)化到CIERGB顏色空間（以一種單一波長原色的特定集合）后將CIERGB顏色空間轉(zhuǎn)化到CIEXYZ顏色空間。但為實現(xiàn)RGB顏色空間到CIEXYZ顏色空間的直接轉(zhuǎn)換，國際照明委員會通過對計算機視覺系統(tǒng)和人眼視覺觀測的顏色進(jìn)行大量的比配實驗得到的等能光譜的三原色的相對數(shù)量，得出從RGB顏色空間到CIEXYZ顏色空間的轉(zhuǎn)換公式如下公式所示：

觀察上述公式可知，其中X=0.412453*R+0.357580*G+0.180423*B，各系數(shù)相加之和為0.950456，非常接近于1，而R、G、B各分量的取值范圍為[0，255]，當(dāng)系數(shù)和為1時，X的取值范圍也必然在[0，255]，因而為實現(xiàn) CIEXYZ顏色空間到RGB顏色空間的同等范圍的映射，需對各系數(shù)進(jìn)行修改，使其和等于1，第一行的系數(shù)應(yīng)分別修改為[0.412453 0.357580 0.180423]/[0.950456]=[0.433953 0.376219 0.189828]，依此方法對Z分量的轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行修正，而Y分量的系數(shù)之和為1，所以無需修改。最終得到RGB顏色空間和CIEXYZ顏色空間互相轉(zhuǎn)換的公式如下：