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第八章 均匀颜色空间及应用

第八章 均匀颜色空间及应用. 主要内容. 颜色 空间的均匀性 均匀 颜色空间 CIE 1976 L*a*b * 均匀颜色 空间 CIE 1976 L*u*v * 均匀颜色 空间 色差 及色差 公式 光源 的 色温 光源 的 显色性. 8.1 颜色空间的均匀性. 人眼对光谱颜色的差别感受性. 人眼对颜色的恰可分辨 范围. 麦克亚当椭圆. 8.2 均匀颜色空间. CIE 1960 UCS CIE 1964 UVW CIE1976L *a*b * CIE1976L *u*v *. CIE 1960 UCS.

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第八章 均匀颜色空间及应用

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Presentation Transcript

  1. 第八章 均匀颜色空间及应用

  2. 主要内容 • 颜色空间的均匀性 • 均匀颜色空间 • CIE 1976 L*a*b*均匀颜色空间 • CIE 1976 L*u*v*均匀颜色空间 • 色差及色差公式 • 光源的色温 • 光源的显色性

  3. 8.1 颜色空间的均匀性 人眼对光谱颜色的差别感受性

  4. 人眼对颜色的恰可分辨范围

  5. 麦克亚当椭圆

  6. 8.2 均匀颜色空间 • CIE 1960 UCS • CIE 1964 UVW • CIE1976L*a*b* • CIE1976L*u*v*

  7. CIE 1960 UCS • 1960年，CIE根据麦克亚当的工作制定了CIE 1960均匀色度标尺图（CIE 1960 Uniform Chromaticity-Scale Diagram）简称CIE 1960 UCS图。 • 该颜色空间和CIE 1931 XYZ系统相比据有较好的均匀性，能够正确地反映颜色的视觉效果，便于调整和预测人眼看到的颜色的变化； • 该系统对色彩的判别是以色度学颜色匹配理论为基础，与颜色出现在什么介质无关，因而具有等效性； • 在由X、Y、Z向CIE 1960 UCS系统转换时保持了原来的亮度因数Y不变，使得颜色的亮度信号与色度信号分开调节，互不影响； • 转换方法简单、方便。

  8. CIE 1960 UCS

  9. CIE 1964UVW

  10. 8.4 CIE1976L*u*v*均匀颜色空间 (1) 空间模型 CIELAB空间由CIEXYZ系统通过数学方法转换得到：

  11. 式中： • X Y Z为颜色样品的三刺激值 • X0Y0Z0为CIE标准照明体的三刺激值 • L*称为心理计量明度 锥体细胞的黑－白反映 • a* 心理计量色度 锥体细胞的红－绿反映 • b* 心理计量色度 锥体细胞的黄－蓝反映

  12. 实际计算时

  13. 由X、Y、Z变换为Ｌ*、a*、b*时包含有立方根的函数变换，经过这种非线形变换后，原来的马蹄形光谱轨迹不复保持。转换后的空间用笛卡儿直角坐标体系来表示，形成了对立色坐标表述的心理颜色空间，如图所示。在这一坐标系统中，+a表示红色，-a表示绿色，+b表示黄色，-b表示蓝色，颜色的明度由L的百分数来表示。

  14. 优点 优点：当颜色的色差大于视觉的识别阈限（恰可观察）而又小于孟塞尔系统相邻两级的色差时，能较好地反映物体色的心理感受!

  15. L*=100 白 +b* 黄绿 黄 橙 绿 -a* +a* 灰 红 蓝绿 蓝 紫 -b* 黑 L*=0

  16. 心理明度 心理彩度 心理色相角

  17. (2) 色差 色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。若两个色样样品都按L*、a*、b* 标定颜色，则两者之间的总色差△E*ab以及各项单项色差可用下列公式计算：

  18. 明度差： 色度差： 总色差：

  19. 彩度差： 色相角差： 色相差：

  20. 计算举例 在2°标准观察者和C光源的照明条件下，测得用黄色油墨印制的三个样品的色度坐标为：No1： Y1=71.79， x1=0.4210， y1=0.4788No2： Y2=70.67， x2=0.4321， y2=0.4889C光源：Y0=100， x0=0.3101， y0=0.3162 求两个颜色之间的色差

  21. 首先求各样品色的三刺激值 由此得到： No1: Y1=71.79, X1=63.13, Z1=15.02 No2: Y2=70.60, X2=62.46, Z2=11.43 C光源：Y0=100, X0=98.07, Z0=118.22

  22. 把这些数值代入式

  23. 求得：

  24. 假定以样品色No.1为标准，则可计算出它们的色差值为： △L*    　△a*    　△b*    　△E*abNo.2-No.1 -0.6638 1.3287 7.60537.7490 `

  25. (3) 色差单位的提出和意义 1939年，美国国家标准局采纳了贾德等的建议而推行Y1/2、a、b色差计算公式，并按此公式计算颜色差别的大小，以绝对值1作为一个单位，称为“NBS色差单位”。一个NBS单位大约相当于视觉色差识别阈值的5倍。如果与孟塞尔系统中相邻两级的色差值比较，则1NBS单位约等于0.1孟塞尔明度值，0.15孟塞尔彩度值，2.5 孟塞尔色相值（彩度为1）；孟塞尔系统相邻两个色彩的差别约为10NBS单位。NBS的色差单位与人的色彩感觉差别用下表来描述，说明NBS单位在工业应用上是有价值的。

  26. NBS单位与颜色差别感觉程度

  27. 8.4 CIE1976L*u*v*均匀颜色空间 CIE 1976 L*u*v* 均匀颜色空间实际上是由CIE 1931和CIE 1964均匀颜色空间发展而来的。主要是用数学方法对Y值作非线性转换，使其与代表视觉等间距的孟塞尔系统靠拢。

  28. （1） 1964 均匀颜色空间 式中： u、v－－颜色样品的色度坐标； u0、v0－－颜色样品的色度坐标；

  29. （2） CIELUV色空间 明度指数 色度指数

  30. 样品色度坐标 光源色度坐标

  31. 色度图

  32. 色差 明度差： 色度差： 总色差：

  33. 彩度差： 色相角差： 色相差：

  34. （3） CIE LAB 和CIE LUV的比较 • 两者都是在视觉上近似均匀的颜色空间 • 两者在的视觉上的均匀程度基本相同 • 莫莱用555对颜色求各个颜色空间的色差值与目测结果的关系， L*a*b*为0.72， L*u*v*为0.71； • 用孟塞尔卡中恒定色相轨迹和恒定彩度轨迹在a*b*图和u*v*图的改善程度也很接近，只是 a*b*图略优于u*v*图。 • 根据工业部门的习惯选择应用的颜色空间 • CIE 1976 L*a*b*多用于表面色工业，如印刷、纺织等 • CIE 1976 L*u*v*多用于光源色、彩色电视机等工业部门

  35. 8.5 色差及色差公式 • 1976年以前 • 基于麦克亚当椭圆的，如ANLAB、CIELAB • 适合孟塞尔数据的，无 • 从CIE色度学系统线性转化过来的，CIELUV • 1976至2001间 • CMC • CIE94 • CIEDE2000 • 2001年以后

  36. 趋势1 • 几乎所有的努力都用在对CIELAB的改进上，成立了CIE TC1-55在颜色视觉理论基础上来推荐一个新的均匀颜色空间。在色貌模型（比如CIECAM02）基础上的均匀颜色空间也许是个比较理想的解决方法。

  37. 趋势2 • 所有的色差公式都只能在CIE规定的参考观察条件下使用，收集一些新的数据来研究观察参数的变化（比如照明、彩色背景、媒介、物理尺寸、色差大小、分离、织物、照度水平）带来的视觉效果是非常有价值的。随后，能够考虑到不同观察条件的色差公式就会被研究出来。

  38. 趋势3 • 几乎所有的色差公式都是被研究仅仅用来预测一对大的单色物体或色块的色差。越来越多的应用要求要预测一对图像间的色差。当前的色差公式不能够评价图像空间的变化。这要开发一个色差公式来满足从要求。

  39. 表1 色差公式发展历程表

  40. 表1 色差公式发展历程表

  41. CIELAB的不足之处 L=90 a=4 b=1 L=92 a=6 b=3 L=27 a=67 b=-107 L=29 a=69 b=-109 ＝

  42. ab平面中的麦克亚当椭圆

  43. CIELAB的宽容量椭圆

  44. 8.5.1 CMC(l:c)色差公式 1984年英国染色家协会（SDC）的颜色测量委员会（CMC ） 推荐使用； 1988年被采纳为英国国家标准（BS6823）； 在1989年被美国染色化学家协会(AATCC)采用形成AATCC试验方法173～1989年,1992年又进行了修订； 1995年成为国际标准(ISO 105 J03“Calculation of small color difference”)； GB/T 8424.3-2001, 纺织品色牢度试验 色差计算 GB/T 3810.16-2006,陶瓷砖实验方法 第十六部分：小色差的测定

  45. SL 式中：SL=0.040975L*/(1+0.01765×L*) 当L*<16时，SL =0.511

  46. SC SC =0.0638C*/（1+0.0131×C*）+0.638

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