颜色空间转换之CIEXYZ与CIELab空间转换关系

CIEXYZ颜色空间与CIELab颜色空间都是颜色量化分析中比较常用的测色系统，其中CIELab测色系统是在CIEXYZ测色系统的基础上发展而来的一个表色系统，它与CIEXYZ颜色空间之间存在非线性的转换关系。本文对CIEXYZ与CIELab空间转换关系做了介绍。

颜色空间之CIEXYZ颜色空间介绍：

CIEXYZ颜色空间，也称CIE1931XYZ颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量（X，Y，Z）能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色，其中X和Z定义为颜色的色度，Y为颜色的亮度。CIEXYZ颜色空间中Y参数表达的是颜色的明度或是亮度的测量，其色度是通过参数X和Y来确定，XYZ虽是由红绿蓝三原色转换而来的一种参数，但归根结底是三个假想色，没有太大的实际意义。

虽然CIEXYZ颜色空间是基于人眼的视觉感知建立的标准颜色空间，但其颜色空间中两种颜色的差别大小无法表达人眼对颜色差异的感知情况，所以该颜色空间无法模仿人眼视觉对颜色差别的感知，因而，无法采用该颜色空间将人眼视觉对色差的感知以数据形式准确表达。为此，CIE研究了其他标准颜色空间专门针对模拟人眼视觉对颜色感知差别的颜色空间，常见的就有CIELab等颜色空间。

颜色空间之CIELab颜色空间介绍：

CIELab颜色空间是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]。在明度相同的ab平面上，a大于0时为红色方向，值越大时越红，a小于0时为绿色方向，值越小时越绿，在a的方向上，从左到右是从深绿到灰色，再到红色（亮粉色）的过程；同理当b大于0时为黄色方向，值越大时越黄，b小于0时为蓝色方向，值越小则越蓝，在b的方向上，三维中从前到后颜色变化时从亮蓝到灰色，再到黄色的过程；L表示的是颜色的亮度，L越大则越亮，反之，越小则越暗。从CIELab模式的概念中可以知道，三维坐标的中间过渡部分均为灰色，而这个灰色是在各色亮度较低的情况下的过渡色。

CIELab均匀颜色空间是CIEXYZ颜色空间的非线性变换，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*和色度a*、b*，其中a*、b*与色调、饱和度的感觉相一致。CIELab的优点是当颜色的色差大于视觉的识别阈限（恰可察觉）而又小于孟塞尔系统中相邻两级的色差值时，能较好地反映物体色的心理感受效果。

CIEXYZ颜色空间与CIELab颜色空间转换关系：

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。CIELab颜色空间能呈现非常丰富的颜色，它所对应的L、a、b值可以通过CIEXYZ颜色空间的值来计算。具体的计算公式如下：

式中：L*——表示明度值；a*——表示红、绿色度值；b*——表示黄、蓝色度值；X、Y、Z——表示物体颜色的三刺激值；Xn、Yn、Zn——表示理想白色物体的三刺激值；X/Xn、Y/Yn和Z/Zn的值要大于 0.008856，若小于此值，则不适用于上述公式。