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色差仪Lab值怎么理解?色差仪Lab值与Lch值怎么转换?

作者: 3NH 时间:2023-08-30
摘要:色差仪​作为颜色测量仪器,其内部配有多个颜色空间,用于对颜色的评定,其中常用的就是Lab颜色空间。在该颜色空间下,色差仪可以给出相应的L、a、b值及比色后的△L、△a、△b值。许多的用户对色差仪Lab值的含义不是很清楚,本文为大家做了介绍,大家可以了解一下!...

色差仪作为颜色测量仪器,其内部配有多个颜色空间,用于对颜色的评定,其中常用的就是Lab颜色空间。在该颜色空间下,色差仪可以给出相应的L、a、b值及比色后的△L、△a、△b值。许多的用户对色差仪Lab值的含义不是很清楚,本文为大家做了介绍,大家可以了解一下!

色差仪ab值

色差仪Lab值的含义:

色差仪又称为光电反射光度计,这种仪器可以用光电测定的方法,迅速、准确、方便地测出各种试样被测位置的颜色,并且通过计算机直接换算成L*、a*、b*值,对颜色进行数值化表示,还能自动记忆和处理测定数值,得到两点间颜色的差别,以△Eab表示。

色差仪测量色差时,采用的是国际上通用的CIELAB色空间,它是利用L*,a*,b*三个不同的坐标轴,指示颜色在几何坐标图中的位置及代号。它是基于一种颜色不能同时既是绿又是红、既是蓝又是黄这种理论而建立起来的。一种颜色用CIE L*,a*,b*表示时,L*轴表示明度,黑在底端,白在顶端;L的值域由0到100,L=100表示白色,L=50时,就相当于50%的黑即灰色,L=0表示黑色。+a*表示红色,-a*表示绿色;+b*表示黄色,-b*表示蓝色。

任何颜色的色彩变化可以用a*,b*数值来表示,任何颜色的层次变化可以用L*数值来表示,用L*,a*,b*三个数值就可以描述自然界中的任何色彩。若两个彩色样品都按L*,a*,b*标定颜色,则两者之间的总色差ΔE*ab以及各单项色差可用下列公式计算:

总色差ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

明度差ΔL*=L1*-L2*(明度差异)

色度差Δa*=al*-a2*(红/绿差异)

Δb*=bl*-b2*(黄/蓝差异)

其中:ΔL表示材料实际亮度与标准亮度之间的差值,△L*为正值,样品颜色偏浅色方向;△L*为负值,样品偏深色方向。

Δa表示材料颜色在偏红绿程度上与标准值之间的差值,△a*为正值,样品颜色偏红;△a*为负值,样品偏绿。

Δb表示材料颜色在偏黄蓝程度上与标准值之间的差值,Δb*为正值,样品颜色偏黄;△b*为负值,样品偏蓝。

ΔE表示实际值与标准值在L、a、b上的综合差值,即样品总色差,但它不能表示出样品的色差的偏移方向,ΔE数值越大,说明色差越大,反之越小。


色差仪Lab值与Lch值的转换方法:

LCH颜色空间是由CIELAB颜色空间推导出来的。其有如下数学换算关系:

Lab值与Lch值的转换式

由于LCH对图像进行修正符合日常生活中人们对于色彩理解的习惯,而且色彩修正具有便于理解、直观和易于控制等优点,所以日常生活中应用较多。


色差仪Lab值与三刺激值XYZ值的转换方法:

CIELAB颜色空间作为均匀的颜色空间,旨在解决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:

XYZ 颜色空间转lab颜色空间

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。如下表所示。

不同条件下的三刺激值28

色差仪Lab颜色空间的色差公式:

在CIELAB颜色空间中,用两个进行比较的点之间的几何距离表示色差,并可以计算得到一些数值表示心理上的感知属性,例如明度,彩度,色调角及色调差。两个颜色(L1*,a1*,b1*)和(L2*,a2*,b2*)之间的色差△E*ab为:

总色差计算公式0830

式中,L1*,a1*,b1*和L2*,a2*,b2*分别是2个样品的坐标值。

色差公式的几何意义,是在均匀颜色空间以标准色样的坐标点为中心的一个椭球,其在L*,a*,b*三个方向的半轴长分别为(L1*-L2*),(a1*-a2*)和(b1*-b2*)。若规定椭球内的颜色满足色差容限的要求,则椭球外的颜色与标准色样的色差超出了色差容限范围,便不满足色差的要求。总色差还可以分解为明度差、色调差和饱和度差等3个感觉分量。由于颜色的明度差为:ΔL*ab=L1*-L2*,根据上面饱和度计算公式,可得到颜色的彩度差:

彩度计算公式0830

进而得到色调差公式:

色调计算公式0830

△h*ab的符号取决于2个样品的色调角度差(h*ab1-h*ab2)。如果该角度差为正,则Δh*ab为正值;如果该角度差为负,Δh*ab也为负值。由此,总色差又可以表述为明度差、色调差和彩度差的形式:

明度差、色调差和彩度差的色差公式

进而又可以推导出:

彩度差和色调差公式0830

在实际应用时,多以△E*ab公式计算样品间的总色差,并以ΔL*ab、△C*ab、△h*ab公式进一步计算明度差、彩度差和色调差对总色差的贡献。从上面公式或者通过2个样品的a*与b*值,还可以计算出2个样品色差的方向,以利于对颜色进行校正。

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