为了让颜色的评定具有统一的标准，色度学规定了多种用于颜色描述的颜色空间。色差仪作为颜色检测的光电仪器，其内部就配置多种色度学规定的颜色空间。本文对色差仪常用颜色空间及不同颜色空间之间的转换方法做了简要的介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

色差仪常用颜色空间介绍：

1.RGB颜色空间

色彩混合的基本定律表明：自然界中任何一种色彩均可用红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种原色光混合产生，这在几何上能够以R、G、B三个互相垂直的轴所构成的空间坐标系统来表示，称为RGB颜色空间。

RGB颜色空间是由六块色片所包围的立方体区域构成的，其内部的每一个点都代表着一种不同的颜色。每一点的颜色均由R、G、B三个通道中的灰度值所决定，每个通道中的灰度值为0~255，共256个，当三个通道共同作用时，就有256×256×256种组合，形成167.7万多种颜色。在数字图像中，改变像素在通道的灰度值，就可以改变像素的颜色。立方体的八个顶点分别是：红、绿、蓝、青、洋红、黄、黑、白。立方体对角线的两端，分别对应着互补色，红-青，绿-洋红，蓝-黄，黑-白。当R=G=B时，图像的像素颜色就在黑白之间渐变，R=G=B=0时，像素最黑，R=G=G=255时，像素最白，R、G、B不全相等时，像素就是有色的。

RGB颜色空间主要是面向硬件的模型，最常用的用途就是显示器系统和扫描仪。由于不同型号的显示器显示同一图像时会有不同的色彩呈现效果；不同型号的扫描仪扫描相同图像时，也会得到不同的彩色图像数据。因此，RGB颜色空间被称为与设备相关的颜色空间。

2.XYZ颜色空间

由于用RGB颜色空间比配等能光谱时存在负比配，为了用三基色定义出所有的颜色，国际照明委员会CIE定义了三种标准基色XYZ，这三种基色是虚拟的，使颜色比配全部为正值，称为XYZ颜色空间，是一种设备独立的颜色空间。在这个空间内，监视器的颜色范围成为一个变形的六面体。它与RGB颜色空间之间的关系是线性关系。其形状大约为一个顶点在坐标原点的圆锥体，锥体的外表面可以看成由一些从原点出发而终止于一条边的光线组成，这些光线可以看成是某些色彩的各种颜色的集合，而Y值则表示某个颜色的亮度。

XYZ颜色空间包含了所有人类能够发觉的颜色，而且它是基于由实验测定的颜色匹配函数的，因此它不同于RGB颜色空间只是表示监视器所能显示的颜色范围，而是显示所有的颜色。在XYZ颜色空间内，可以通过改变三个分量的数值来得到所需要的颜色。

XYZ颜色空间的一个重要属性是它的设备非依赖性，每一个颜色空间有一个来自CIEXYZ颜色空间转变量。这个XYZ颜色空间通常作为一个参考颜色空间使用，它象一个中级非依赖装置颜色空间。

3.LAB颜色空间

CIEL*a*b*颜色空间是为感觉均匀而设计的一个国际标准，其目的是使人感受的颜色差别等同对应CIEL*a*b*颜色空间中相等的欧几里得距离，及所有颜色都按照其试验测得的相互之间知觉色差的多少，尽可能均匀地分布于颜色空间，这是目前最均匀的颜色空间。

CIE早期推荐的颜色空间主要有麦克斯韦三角形、RGB坐标、XYZ坐标等。因为提出它们的最初目的只是为了充分而方便地表达出自然界的色彩，没有考虑人眼的颜色分辨特性，所以独立性和均匀性都较差。如果颜色模型能提供空间位置与视觉系统间良好的对应关系，就会给颜色研究工作带来很多方便。

CIE于1976年提出的CIEL*a*b*色度系统就是这样一个颜色空间，其中L*、a*、b*坐标分别表示明度、红和黄，空间中的位置指明其对应的颜色。在该系统中，明度L表示颜色明亮的程度；a*表示红色在颜色中占有的成分，-a*表示红色的补色在颜色中占有的成分；b*代表颜色中黄色的成分，-b*表示黄色的补色在颜色中占有的成分。CIEL*a*b*颜色空间是基于对立色理论和参考白点而建立，与设备无关，适用于接近自然光照的应用场合。

色差仪RGB、XYZ、LAB颜色空间之间转换方法：

1.RGB颜色空间转换XYZ颜色空间

RGB颜色空间并不能产生出所有的彩色，在某些情况下颜色值还会出现负值，为了克服这一缺点，1931年国际照明委员会CIE规定了一种新的颜色系统称为XYZ颜色空间。它把彩色光表示为：C=X（X）+Y（Y）+Z（Z）。式中，（X）、（Y）和（Z）是XYZ颜色空间的基色量，X、Y和Z为三色比例系数。

XYZ颜色空间必须满足如下三个条件：

（1）三色比例系数X、Y和Z皆大于零；

（2）Y的数值正好是彩色光的亮度；

（3）当X=Y=Z时仍然表示标准白光。

根据以上条件，可以得到RGB颜色空间与XYZ颜色空间的关系式：

2.XYZ颜色空间转换LAB颜色空间

在实际应用时，不均匀的颜色空间会给颜色评估带来很多的不便，于是人们就研究均匀的颜色空间，CIELAB颜色空间就是均匀的颜色空间之一，1976年，CIE制定此颜解决XYZ颜色空间的物理距离与人眼的感知不相当的问题。

在这一颜色空间中，柱坐标L*表示亮度，a*和b*轴代表色度坐标，分别是红-绿坐标和黄-蓝坐标，这三个坐标值均被认为是均匀变化的。这三个属性值可以由XYZ颜色空间的三个属性转化而来。转换公式如下：

其中，在上面的公式中，X、Y、Z指的是物体的三刺激值，这三个属性值是在海明对立坐标理论的基础上建立起来的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE标准照明体先照射在完全反射漫反射体上，再经其反射到人们眼中的白颜色物体的三刺激值。光源和观察者的条件分别以D65和10°条件为佳。在不同的光源以及观察者条件下，三刺激值是不同的。若采用D65标准照明体Xn=94.811，Yn=100.00，Zn=107.304。

3.RGB颜色空间转换LAB颜色空间

L*a*b*颜色空间是由国际照明委员会于1976年提出的，其是在CIE1931-XYZ色度系统基础上修改得到的一个简化的均匀颜色空间，在三维色空间的各个坐标轴上均具有视觉和颜色心理感知的等距性，而且细分了明度指数和色品指数的级差，具有较高的色差分辨力，更适合色差较小情况下的颜色测量和比较。因此，L*a*b*颜色空间在各个行业中都得到了广泛应用。

计算机输入的图像多为RGB图像，因此需要先将图像由RGB图像转换到XYZ空间，然后再转换到Lab空间。由RGB颜色空间到CIEXYZ空间的转换公式有很多，这里采用的是其中比较常用的一种。

L*a*b*均匀颜色空间是CIE1931XYZ标准色度学系统的非线性变换，它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面极坐标，将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和与色调、饱和度的感觉相一致的a*、b*。

由CIEXYZ空间向L*a*b*颜色空间转换的公式为：

式中，X、Y、Z分别表示图像中某像素点的三刺激值，Xn、Yn、Zn为图像采集时使用的照明光源所对应的标准照明体三刺激值，通常使用的标准照明体为D65或D50，它们各自对应的Xn、Yn、Zn值见下表。