1. CIELab色彩空間概述

CIELab色彩空間是國際照明委員會(huì)（CIE）定義的一種顏色空間，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域，如涂料、玻璃、化工、印刷、紡織和食品等行業(yè)的色差測(cè)量。該色彩空間旨在提供一個(gè)均勻且設(shè)備無關(guān)的顏色表示方法，使得顏色的量化、比較和交流更加準(zhǔn)確和便捷。

2. CIELab色彩空間的參數(shù)

CIELab色彩空間主要由以下幾個(gè)參數(shù)構(gòu)成：

• L：* 明暗度（Lightness）。L值越大，顏色越淺；L值越小，顏色越深。它是描述顏色深淺程度的關(guān)鍵指標(biāo)。

• a?和 b：** 色度坐標(biāo)。a代表紅綠軸，正方向?yàn)榧t，負(fù)方向?yàn)榫G；b代表黃藍(lán)軸，正方向?yàn)辄S，負(fù)方向?yàn)樗{(lán)。這兩個(gè)值共同決定了顏色的色相和飽和度。

• C：* 彩度（Chroma），也叫飽和度。C值越大，顏色越鮮艷；C值越小，顏色越暗淡。彩度是由a和b的值計(jì)算得出的，它表示顏色的鮮艷程度。

• H：* 色調(diào)角（Hue angle）。H值的變化對(duì)應(yīng)著不同的顏色，它表示顏色的基本屬性，即紅、黃、綠、藍(lán)等。

3. CIELab色彩空間的應(yīng)用

CIELab色彩空間廣泛應(yīng)用于各種需要準(zhǔn)確測(cè)量和比較顏色的場合。例如，在涂料、玻璃、化工、印刷、紡織和食品等行業(yè)中，通過測(cè)量樣品在CIELab色彩空間中的坐標(biāo)值，可以準(zhǔn)確地描述和比較不同樣品之間的顏色差異。

此外，CIELab色彩空間還可以用于計(jì)算兩個(gè)顏色之間的色差。色差是指兩個(gè)顏色在視覺上的差異程度，通過計(jì)算它們?cè)贑IELab色彩空間中的坐標(biāo)差值，可以得到一個(gè)具體的數(shù)值來表示這種差異。這對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量控制、配方計(jì)算和顏色修正等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

4. 色差表述與判斷標(biāo)準(zhǔn)

在CIELab色彩空間中，色差可以通過計(jì)算兩個(gè)顏色在L*、a和b三個(gè)坐標(biāo)軸上的差值來得到。常用的色差公式有dE*ab等，它可以給出一個(gè)具體的數(shù)值來表示兩個(gè)顏色之間的差異大小。

根據(jù)色差的大小，可以判斷兩個(gè)顏色之間的相似程度。一般來說，當(dāng)dE值小于0.6時(shí)，可以認(rèn)為兩個(gè)顏色非常接近或相同；當(dāng)dE值在0.6到1.2之間時(shí)，可以認(rèn)為兩個(gè)顏色有一定的差異，但仍然是可接受的；當(dāng)dE*值大于1.5時(shí)，可以認(rèn)為兩個(gè)顏色有明顯的差異。

5.CIELab顏色空間色差公式介紹：

色差儀中基于CIELab顏色空間的色差公式有很多，下文主要對(duì)幾個(gè)常用的色差公式進(jìn)行介紹：

1.CIELAB色差公式

在CIELAB顏色空間中，知道兩個(gè)顏色的L*值、a*值和 b*值，可以計(jì)算兩個(gè)顏色之間的色差，如下式所示：

式中，△L*為兩個(gè)顏色的明度差，△a*為兩個(gè)顏色的紅綠坐標(biāo)差，△b*為兩個(gè)顏色的黃藍(lán)坐標(biāo)差。

麥克亞當(dāng)橢圓也用于測(cè)試色差公式，Robertson選取L*=50將他們繪制在a*b*平面上，也可以選擇不同的L*值，只是橢圓的大小會(huì)變化，但它們將保持相同的形狀、方向和相對(duì)大小。如果顏色空間是均勻的，a*b*繪制出來的不是橢圓，而是圓。CIE推出1976CIELAB顏色空間后，Luo和Rigg根據(jù)BFD數(shù)據(jù)集繪出了CIELab顏色寬容量圖，發(fā)現(xiàn)a*b*平面繪制出來的不是圓，而是橢圓，但由于橢圓的形態(tài)、大小不同，離圓心愈遠(yuǎn)，則橢圓的體積也愈大。除了藍(lán)色之外，整個(gè)橢圓的長軸均指向中央。所以，CIE1976L*a*b*的空間雖然并不均勻，但是由于它構(gòu)造簡單，而且能夠很好的預(yù)測(cè)大色差色樣，所以目前仍被廣泛應(yīng)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：

式中，△Lab*為色樣在明度方向上的差值，△Cab*為色樣在彩度方向上的差值，△Hab*為色樣在色調(diào)方向上的差值，這三種值均由CIELAB顏色差公式的運(yùn)算得出；SL、SC、SH是明度、彩度和色相的權(quán)重系數(shù)，可以用來調(diào)整色度橢圓的半軸值；l和c是明度程度權(quán)重因子和彩度權(quán)重因子，在印染中通常使用l：c=1：1，在紡織領(lǐng)域中通常使用l：c=2：1。

3.CIE2000色差公式

由于人眼與色差計(jì)在色度圖中不同位置的色彩評(píng)估方法和形狀上的差異，引起了許多色彩評(píng)定時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)與目測(cè)結(jié)論不匹配的問題，CIE2000色差計(jì)算公式的提出，就是為了解決這個(gè)問題和難題。CIE2000色差公式并不是創(chuàng)建了一個(gè)新的人眼辨別臨界區(qū)均勻的色空間，而是重新定義了色差計(jì)算方法，使得在整個(gè)CIELab色度空間中，色差計(jì)算值與人眼評(píng)估更為接近。新的色差公式在原色差計(jì)算公式基礎(chǔ)上，另外特別引用了三個(gè)新的重量系數(shù)SL，SC和SH，分別代表了在亮度△L*、飽和度△C*和色調(diào)△H*方向上的差異程度。其表達(dá)式為：

CIEDE2000的推導(dǎo)側(cè)重于五個(gè)方面的建模：色相、色調(diào)、藍(lán)色區(qū)域中的旋轉(zhuǎn)項(xiàng)、亮度變換和中性灰色。近中性區(qū)域性能得益于a'的修改；通過旋轉(zhuǎn)系數(shù)RT，藍(lán)色區(qū)域性能得到改善，SL用于調(diào)整亮度差異。CIEDE2000這五種校正的重要性順序如下：色相、色調(diào)、旋轉(zhuǎn)項(xiàng)、亮度和灰度。

總結(jié)

CIELab色彩空間是一種均勻且設(shè)備無關(guān)的顏色表示方法，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。通過測(cè)量樣品在CIELab色彩空間中的坐標(biāo)值，可以準(zhǔn)確地描述和比較不同樣品之間的顏色差異。同時(shí)，通過計(jì)算色差可以判斷兩個(gè)顏色之間的相似程度，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制、配方計(jì)算和顏色修正等方面提供重要的依據(jù)。