为了统一颜色表示的方法，对颜色进行定量的描述，CIE规定了多个用于颜色描述的颜色空间。颜色空间是一种特定的颜色组织，是对色彩的一种描述方式。而色差仪是按相关规定研制的测色仪器，其内部配有多个CIE规定的颜色空间。本文对色差仪颜色空间类型及颜色空间转换方法做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

什么是颜色空间？

颜色空间是用来表示颜色的三个参数所构成的三维空间，是颜色抽象表示和描述的方法，是在某些标准下用通常可接受的方式来简化颜色规范。因此，颜色空间是进行颜色信息研究的理论基础。表达颜色的空间可以是非均匀、非线性的，用于彩色图像处理的空间必须同时具备独立性和均匀性的要求。独立性的要求是指颜色空间的三个分量不互相影响，对其中某个分量的处理不导致其它分量相对于人眼感觉发生变化。均匀性的要求是指对颜色空间中的每一个分量来说，在不同取值处的相同改变量引起的视觉变化是相同的。可以说，彩色图像处理与灰度图像处理的区别主要在于建立一个能满足上述条件的颜色空间，而具体对各个分量的处理则完全可以参照成熟的灰度图像处理技术。

颜色空间要求能形象、直观地反映人眼的颜色视觉特性，使得人们可以有目的地进行各种处理，同时又能保证在各种处理过程中都能达到预期的处理效果而不产生负面影响。由于人眼对颜色的感觉是一个复杂的非线性关系，绝对满足上述条件的颜色空间是不存在的。但是，可以以实验为基础，寻找一个能在较大范围内符合上述条件的颜色表达空间。

为了定量地表达自然界丰富多样的色彩，人们借助于数学坐标，已先后提出了各种各样的颜色空间。在颜色空间中，颜色由三维坐标表示，这个坐标描述了颜色在特定颜色空间中的位置。有很多种颜色空间可以精确地表达任意一种颜色，但由于颜色感知所固有地主观性和非线性，它们大多不能直接运用于彩色图像处理，必须经过必要地非线性变换和可视化处理，这个过程需要花费大量的计算时间，是一个要在软硬件设计中综合考虑的因素。

颜色空间把抽象的、主观的视觉感受具体化为三维空间中的位置、向量，使各种彩色图像、彩色设备的颜色特性都能实现可视化，成为颜色研究的重要工具。各种混色系统都有其相应的颜色空间，不同的颜色空间具有不同的特性，分别具有各自的优缺点和局限性。

色差仪几个常用颜色空间介绍：

1.CIEXYZ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。

2.CIELab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CIELab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。CIELab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。

3.CIELuv颜色空间

CIE同时定义了CIEL*u*v*颜色空间，与CIEL*a*b*中类似，u*、v*也表示由色调和彩度形成的色感知属性。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。

CIEL*u*v*颜色空间同样是基于对立色理论和参考白点而建立，与设备无关，适用于显示器显示和根据加色原理进行组合的应用场合。

色差仪颜色空间转换方法：

在1931年CIE发布了CIEXYZ颜色空间。CIEXYZ颜色空间是颜色计量学的基础，也称之为参考空间。在1976年，CIE发布了CIEluv和CIELab颜色空间。这两个颜色空间的矢量空间具有保持人眼感知相对一致的特点，即基于人眼视觉感知，在不同颜色分量之间的欧氏距离间具有较强的相关性。色度自适应和非线性视觉感知是建立CIEluv和CIELab颜色空间的重要前提。CIEluv和CIELab颜色空间的区别在于色度自适应的实现上。CIELab颜色空间通过与白光点的除法来归一化所有的值。CIEluv颜色空间则是通过与白光点的减法来归一化所有的值。CIEXYZ颜色空间到CIEluv颜色空间的转换如下：

如果Y/Y_n＞0.01，则L*用下面公式来计算：

u'、v'、u'_n和v'_n，定义如下：

Xn，Yn、和Zn分别是三原色的归一化的值。

CIEXYZ颜色空间到CIElab颜色空间的转换如下：

基于CIElab颜色空间和CIEluv颜色空间描述的颜色差异计算公式如下：