CIEL*u*v*、CIEL*a*b*、CIEXYZ颜色空间转换

CIEL*u*v*和CIEL*a*b*是颜色测量中比较常用的两个颜色空间，这两个颜色空间都是用三个维度来对颜色进行描述，且都是由CIEXYZ颜色空间通过非线性变换得到。本文对CIEL*u*v*、CIEL*a*b*、CIEXYZ颜色空间转换做了介绍。

CIEL*u*v*和CIEL*a*b*颜色空间介绍：

1.CIEL*u*v*颜色空间

CIELuv颜色空间是由L（亮度）、u*（绿-红方向的色度坐标）、v*（蓝-黄方向的色度坐标）构成。L表示颜色的明亮程度，含义与CIELab和CIELCh中的L一致，反映了颜色的明暗程度，取值范围从0（绝对黑色）到100（绝对白色）。u表示绿-红方向的色度，是描述颜色在红绿蓝维度上位置的一个参数。u值的正负和大小反映了颜色在该维度上的偏向和程度。u为正值时，表示颜色在该维度上偏向红色或黄色方向的程度；u*为负值时，表示颜色偏向绿色或蓝色方向的程度。v*表示蓝-黄方向的色度，v值的变化反映了颜色在另一个维度上的偏向和程度，与u相互配合来完整地表达颜色的色度特性。v值为正时，颜色偏向黄色或蓝色方向；v*值为负时，颜色偏向红色或绿色方向。在CIELuv色彩空间中，可以通过计算色彩空间中两点颜色之间的几何距离，来分析判断颜色的差异度，比较方便地测量较小的色差。

2.CIEL*a*b*颜色空间

CIELab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

CIEL*u*v*、CIEL*a*b*、CIEXYZ颜色空间转换：

1.CIEL*u*v*和CIEXYZ转换

在CIELUV颜色空间中，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。从CIEXYZ颜色空间到CIELuv颜色空间的转换，可以利用下列公式来完成：

其中：u'=4X/（X+15Y+3Z），v'=9X（X+15Y+3Z），（Xn、Yn、Zn）定义为参考白色的对应值，u'n和v'n定义为参考白色的转换值，它们的定义可以参照u'和v'的定义方式。

2.CIEXYZ和CIEXYZ转换

L*a*b*均匀颜色空间是CIE1931XYZ标准色度学系统的非线性变换，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*和与色调、饱和度的感觉相一致的a*、b*。由CIEXYZ空间向L*a*b*颜色空间转换的公式为：

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。若采用D65标准照明体Xn=94.811，Yn=100.00，Zn=107.304。