CIELab颜色空间是色差宝测色中最为常用的一个颜色空间,该颜色空间是CIE规定的用于颜色测量的均匀颜色空间,通过三个维度来对颜色进行描述,并以两点之间的距离来表示颜色之间的差异。本文对色差宝CIELab颜色空间表示颜色信息的方法做了介绍。
色差宝CIELab颜色空间介绍:
CIELab颜色空间是CIE1976L*a*b*颜色空间的简称,在该颜色空间中,颜色的明度感觉用坐标轴L*表示,黑位于最下端对应明度L*=0;白色最亮位于最上端,对应明度L*=100。a*轴与b*轴共同表示彩色的特性:a*轴正方向代表红色(偏品红)的变化,a*轴负方向代表绿色的变化;b*轴正方向代表黄色变化,b*轴负方向代表蓝色变化。a*与b*的值表示颜色感觉中的彩色成分,当a*与b*的值都为0时,颜色的饱和度为0,即非彩色,其坐标点落到坐标轴L*上。所以,所有的非彩色都位于坐标轴L*上,从下到上依次为黑、深灰、灰、浅灰和白。颜色的坐标点距坐标轴L*越远,则颜色就越鲜艳。根据这一性质可以用a*与b*的值进一步计算色调和饱和度,并使其与颜色的感觉更加接近。
CIELAB均匀颜色空间是由L*、a*、b*的构成的三维直角坐标系,任一个颜色在CIELAB均匀颜色空间中都是一点,颜色的明度值等于该点的L*轴的坐标值,a*与b*坐标值为该点在a*与b*坐标轴上的投影。根据相应的几何关系,任一颜色的色调H*可以用该点在a*-b*平面的投影到坐标原点连线与a*坐标轴的转角h*ab表示;彩度(或饱和度)C*ab可以用该点到纵坐标原点的距离来表示。因此,可以得到色调和彩度:
根据a*与b*值的正负可以判断色调角在0°——360°内的变化:
若a*>0,b*≥0,则0°≤h*ab<90°;
若a*≤0,b*>0,则90°≤h*ab<180°;
若a*<0,b*≤0,则180° ≤h*ab<270°;
若a*≥0,b*<0,则 270°≤h*ab<360°。
色差宝CIELab颜色空间特点:
Lab颜色空间是能够表示最宽的色域,它能够表示人眼所能够感受到的所有颜色,Lab中的每一组色值都代表一个固定的、与设备无关的颜色,Lab颜色空间被称为均匀颜色空间,原因在于Lab颜色空间被称为均匀颜色空间,原因在于它具有视觉感知上的均匀性、并且非常符合人类对颜色的视觉感知。所谓均匀颜色空间,Lab颜色空间上位置相邻的两种颜色在视觉上看来也非常相似。另外Lab还具有欧式距离不变性,即看起来上差别较小的两种颜色在Lab空间上的欧式距离也较小,而视觉上差别较大的两种颜色对应的欧式距离也较大。
在Lab颜色空间中,一种颜色是由L、a、b三个通道分量来表示的。图像中每一个像素有它自己所对应的L值、a值和b值,那么一幅图像就有它自己所对应的L通道分量、a通道分量和b通道分量。在Lab中,亮度和色度是相互分离的,L表示亮度,a和b都表示颜色。L的取值范围是0-100(黑一白)、a的取值范围是-128-127(绿一红)、b的取值范围是-128-127(蓝一黄)。正值表示暖色,负值表示冷色,所有的颜色都是由这三个分量组合而成。其颜色模型上图所示。Lab颜色空间具有如下特点:
1.在Lab颜色空间中亮度和色度是相互分离的,L通道分量表示亮度、没有颜色,a和b通道分量表示色度、只有颜色。
2.在Lab颜色空间中对各单独通道的处理很简单,而且效率很高。
3.它的色域宽阔。它能表示出RGB等颜色空间不能表现的颜色,通过Lab模型能够表示人眼所能感知的所有颜色。
4.它弥补了RGB等色彩模型色彩分布不均匀的缺点。
下面举个例子来形象地说明Lab颜色空间,色样A:L=50,a=62,b=58;色样B:L=73,a=-50,b=27在Lab颜色空间的横截面的示意图如下图所示。
那么,这两个色样在Lab空间立体剖面图中的位置如下图所示,这两个图更加清晰地展示了Lab空间的结构以及彩色图像中像素点在立体空间的表示。
色差宝CIELab颜色空间与CIELch颜色空间关系:
Lch颜色空间是Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间。该颜色空间由L、C、H表示。纵坐标L*值同样对应于颜色三要素的明度,取值0-100;C*代表彩度,即某一颜色的坐标位置与原点的距离,取值0-181,圆心处颜色的饱和度C*值为0,离圆心越远C*的值越大;H*为色调,取值0°-360°,h*代表色调角,是某一颜色坐标在色品平面内的投影点和坐标原点的连线与a轴的夹角。规定h*从正a轴(红)开始为0°,逆时针为正,正b轴(黄)为90°,负a轴(绿)为180°,负b轴(蓝)为270°。Lch色彩空间是从Lab色彩空间推导出来的,一种颜色可以用Lab表示,也可以用Lch表示。采用Lch对图像进行修正符合日常生活中对色彩进行描述的习惯,色彩修正更加便于理解、更加直观和易于控制。
Lab颜色空间与Lch颜色空间之间存在一定的转换关系,色彩空间转换意味着将一个色彩空间中的颜色特征信息转换到另一色彩空间以,获得相应的颜色信息,即用不同色彩空间中的数据来表示相同的颜色。其有如下数学换算关系:
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