色差仪CIELab颜色空间和CIELuv颜色空间的区别

CIELab颜色空间和CIELuv颜色空间是色差仪中常用的两个测色空间，这两个测色空间是CIE规定的均匀颜色空间，都是以两个被比较颜色点的欧氏距离来表示色差。那么，色差仪CIELab颜色空间和CIELuv颜色空间有什么不同？本文对CIELab颜色空间和CIELuv颜色空间的区别及色差计算式作了介绍。

色差仪CIELab颜色空间：

CIELab颜色空间是CIE1976L*a*b*均匀颜色空间的简称，它色差仪最常用的一种颜色空间，是基于生理特征的均匀颜色空间，是由明度（L）和两个色度分量a、b共三个分量构成，L表示颜色的明度，也常被称作亮度，取值范围在[0，100]，表示从纯黑到纯白。a表示从绿色到红色，-a最小表示绿色，+a最大表示红色，取值范围在[-128，127]，-a到+a是绿色到红色颜色渐变的过程。b表示从蓝色到黄色的范围，同样原理，-b到+b是由蓝色逐渐过渡到黄色的过程，取值范围在[-128，127]。其模型如下如所示：

CIELab颜色空间是颜色量化最均匀的颜色分布，在样品色差评比系统中，很多公式都是依赖该颜色空间的，它是颜色差异的规范化空间，能够解决颜色量化的等距度量，其均匀性较好。该颜色空间两点之间的几何距离，与人眼观察物体的色差大小相同。

色差仪CIELuv颜色空间：

CIELUV颜色空间是CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的简称，在CIELUV空间中，L*为明度，u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量：垂直的轴是明度L*，位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。

CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特点。首先，它们的颜色空间虽然距完全均匀仍有距离，但基本上是均匀的。其次，由于是基于颜色测量的CIE系统，CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是与设备无关的颜色空间。与CIELAB颜色空间不同，CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域。

色差仪CIELab颜色空间和CIELuv颜色空间的区别：

由于颜色空间种类繁多，通常选择某一颜色空间是由于该空间可以使它表示的颜色更便于计算和转换，或者是因为该空间能更理想地表示一种颜色。CIELUV和CIELAB色空间得到广泛使用后，许多颜色工作者对这两个色空间进行了大量的研究。直到现在工作者并没有给出两个色空间的明确使用范围，不能说哪一个优于另一个。加色法产生颜色的行业中，例如电视电脑工业、照明以及CRT比较适合选用CIELUV色空间及色差公式；而CIELAB色空间及色差公式主要应用于颜料和图像艺术工业以及纺织业等，此色空间更适合于减色法混合产生色彩的行业，在材料制造工业中，CIELAB色空间的应用远远超过了CIELUV色空间。

对CIELUV色空间和CIELAB色空间的均匀性的考察，使用CIELUV和CIELAB色空间（由1931色度系统中的麦克亚当椭圆分别转换得到），对椭圆分布的转换结果进行考察，把上述文中提到CIE1931XYZ色度系统坐标线性转换成u*、v*后，可以看出其光谱轨迹很好的保持了马蹄形，如下图1所示；但是将其转换成a*、b*后的光谱轨迹变形较严重，如图2所示。

比较发现，CIELUV比较适合于光谱色、电视电脑等色彩工业。而对于颜色的色差值比大视觉识别阈值大，但是比孟塞尔系统中相邻两颜色的色差小的情况，CIELAB色空间更适用，因为其更真实的反映物体色的心理感受，适用于染料、颜料及油墨等颜色工业部门。

色差仪CIELab颜色空间和CIELuv颜色空间的色差公式：

在CIELUV和CIELAB颜色空间中，以两个被比较颜色点的欧氏距离表示色差，同时还各有一组与心理量近似对应的感知属性，即明度、彩度、色调角及色调差（以下标“uv”和“ab”来区分CIELUV和CIELAB颜色空间）。

在CIELUV颜色空间中，两个颜色（L*1，u*1，v*1）和（L*2，u*2，v*2）之间的色差 △E*uv为：

式中：

在CIELAB颜色空间中，两个颜色（L*1，a*1，b*1）和（L*2，a*2，b*2）之间的色差△E*ab为：

式中：

在CIELUV和CIELAB两个颜色空间中明度指数L*是一致的，即：

在等明度平面上，坐标原点到色品坐标（u*，v*）或（a*，b*）的距离为彩度C*uv或C*ab，即：

在CIELUV和CIELAB颜色空间中色调角huv和hab分别为：

在等明度的a*b*平面上，+a*为红色方向（值愈大表示对应的颜色愈红），-a*为绿色方向（值愈小则颜色愈绿），+b*为黄色方向（值愈大则颜色愈黄），-b*为蓝色方向（值愈小则颜色愈蓝）。

色差也可以用明度差（△L*）、彩度差（△C*）和色调差（△H*）来定义，即：

所以色调差ΔH*为：

并规定，当色调角h增加时，色调差ΔH*为正；当h减少时，ΔH*为负。