顏色是三維量，包括明度、色調(diào)、彩度，因此對(duì)于顏色的研究需要從明度、色調(diào)、彩度三方面進(jìn)行討論。為了在色品坐標(biāo)的均勻性提高的同時(shí)，將明度的均勻性與色調(diào)、彩度的均勻性組合起來(lái)，形成一個(gè)均勻的三維空間，并在此均勻空間對(duì)顏色差異性進(jìn)行評(píng)價(jià)，CIE提出了多個(gè)用于顏色測(cè)量的均勻顏色空間。本文對(duì)色差儀均勻顏色空間的類型及選擇方法作了介紹。

什么是均勻顏色空間？

所謂的均勻顏色空間就是：在這個(gè)顏色空間里，各個(gè)不同顏色區(qū)域的數(shù)值變化必須與眼睛對(duì)顏色的感覺(jué)一致，相同的數(shù)值變化對(duì)應(yīng)相同的顏色差別感覺(jué)，滿足這個(gè)條件的顏色系統(tǒng)就稱為顏色感覺(jué)上的均勻顏色空間，色差的計(jì)算就要在這樣的均勻顏色空間中進(jìn)行。

均勻顏色空間本質(zhì)上仍是面向視覺(jué)感知的顏色空間，只是在視覺(jué)感知方面更為均勻。在對(duì)顏色的感知、分類和鑒別中，對(duì)顏色的描述應(yīng)該是越準(zhǔn)確越好。從圖像處理角度來(lái)看，對(duì)顏色的描述應(yīng)該與人對(duì)顏色的感知越接近越好。從視覺(jué)均勻的角度來(lái)看，人所感知到的兩種顏色的距離應(yīng)該與這兩個(gè)顏色在表達(dá)它們的顏色空間中的距離越成比例越好。

如果在顏色空間中任選一點(diǎn)，通過(guò)該點(diǎn)的任一方向上相同的距離能表示相同的顏色感覺(jué)變化，則稱這樣的顏色空間為均勻顏色空間。均勻顏色空間的確定是試圖完全地按照人類對(duì)顏色的感知來(lái)劃分顏色。

色差儀均勻顏色空間的類型：

在所有的顏色復(fù)制工業(yè)中，顏色的差異總是存在的，這種差異叫做色差。從數(shù)學(xué)角度看，色差大小即為三維空間的兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)之間的距離大小。但是研究發(fā)現(xiàn)，在顏色空間不同區(qū)域中，間距相同，顏色感知差異卻不同。為了使得兩個(gè)顏色之間的差異與人眼產(chǎn)生的視覺(jué)感知色差更加一致，研究者們不斷地尋找均勻顏色空間，通過(guò)原來(lái)的X、Y、Z三刺激值進(jìn)行坐標(biāo)變換得出新的更加均勻的顏色空間。目前，CIE1976L*a*b*和CIE1976L*U*V*是色差儀中最常用的均勻顏色空間。

1.CIE1976L*a*b*顏色空間

CIE1976L*a*b*（又稱為CIEL*a*b*或CIELAB）均勻顏色空間與X、Y、Z三刺激值的轉(zhuǎn)換公式如下：

其中，L*是明度坐標(biāo)，a*和b*是色品坐標(biāo)，f（X/Xn），f（Y/Yn），f（Z/Zn）分段函數(shù)表達(dá)如下：

其中，X、Y、Z是顏色樣本的三刺激值；Xn、Yn、Zn是照明光源顏色的三刺激值。

該均勻顏色空間的色差即三維顏色空間兩點(diǎn)之間的距離△E*ab，計(jì)算如下：

在理想顏色空間中，用顏色坐標(biāo)點(diǎn)之間的距離表示視覺(jué)色差的方法，在顏色復(fù)制和顏色控制工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，且大部分現(xiàn)代色差公式都是基于CIELAB 顏色空間之上得到的。

2.CIE1976L*u*v*顏色空間

CIE1976L*u*v*（簡(jiǎn)稱為CIELUV）均勻顏色空間用三維坐標(biāo)系統(tǒng)明度指數(shù)L*和色品指數(shù)u*、v*來(lái)表示顏色，改善了CIELAB顏色空間的均勻性，定義公式如下：

與CIE1976L*a*b*相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通過(guò)非線性變換得到的，同樣用兩點(diǎn)間的距離表示顏色之間的色差：

與CIELAB顏色空間不同，CIELUV顏色空間更多地應(yīng)用于光源色和自發(fā)光色領(lǐng)域，如電視和計(jì)算機(jī)屏幕色。

色差儀均勻顏色空間選擇方法：

CIBL*u*v*和CIEL*a*b*顏色空間是為了解決顏色的等距度量而建立的，具有均勻明度標(biāo)尺和均勻色品標(biāo)尺，其獨(dú)立性和均勻性顯然優(yōu)于XYZ空間。但是，由于均勻色品標(biāo)尺沒(méi)有把色調(diào)和飽和度分離開，所以只有一個(gè)亮度分量能用于處理，而不能利用彩色圖像的色彩信息，這會(huì)把彩色圖像處理限制在灰度圖像處理的范圍，極大地束縛了彩色圖像處理的手腳，也不是應(yīng)選的最佳顏色空間。相對(duì)來(lái)講，目前推薦的最好用的量化分析顏色的均勻空間。除了繼承XYZ顏色空間的優(yōu)點(diǎn)外，還有兩個(gè)新的優(yōu)點(diǎn)：①是顏色差異的規(guī)范化空間；②CIEL*u*v*和CIEL*a*b*顏色可以由圓柱坐標(biāo)表示，因此可以適應(yīng)不同的需要。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)使這種顏色空間在對(duì)顏色有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)合更加實(shí)用。

CIE1976L*a*b*均勻顏色空間是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的非線性變換，它將XYZ直角坐標(biāo)顏色空間轉(zhuǎn)換為柱面極坐標(biāo)，將三刺激值XYZ轉(zhuǎn)換成與眼睛視覺(jué)相一致的明度L*和色度a*、b*，其中a*、b*與色調(diào)、飽和度的感覺(jué)相一致。ClE1976Lab的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)顏色的色差大于視覺(jué)的識(shí)別閾限（恰可察覺(jué)）而又小于孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級(jí)的色差值時(shí)，能較好地反映物體色的心理感受效果。

CIE1976L*u*v*均勻顏色空間實(shí)際上由CIE1931和CIE1964勻色空間改進(jìn)而來(lái)，使其與代表視覺(jué)等間隔的孟塞爾系統(tǒng)靠攏，并將 V坐標(biāo)增加50%而改善U、V色度圖的均勻性。

CIE1976L*u*v*和CIE1976L*a*b*色空間都有較好的均勻性，兩者都較廣泛地運(yùn)用于工業(yè)中。由于CIE1976L*u*v*系統(tǒng)中，u*v*色度圖仍保留了馬蹄形的光譜軌跡，較適合于對(duì)光源色、彩色電視等工業(yè)部門做研究工具：CIE1976L*a*b*主要用于印刷、染料、顏料及油墨等表面顏色工業(yè)部門。