RGB颜色空间和LAB颜色空间是色度学中,用于颜色测量的常用两个颜色空间。这两个颜色空间在对颜色进行描述时,其表示方法是不同的,因此要想获取相同的颜色进行,进行颜色比较,就需要进行颜色空间的转换。本文对RGB颜色空间与LAB颜色空间转换式做了介绍。
诸多的颜色空间中,最常见和最常用的是RGB空间。自然界中,任意一种颜色都能够用红、绿、蓝三种颜色的不同比例的调和来表示,这是色彩混合的基本定律。在几何上,可以用空间坐标系组成的空间系统来表示RGB颜色空间,如下图所示。
图中三个互相垂直的坐标轴分别表示红、绿、蓝三色,远点表示黑色,离原点最远的顶点表示白色,立方体内的各点对应不同的颜色。R、G、B三分量的取值范围是0-255,为了使RGB颜色空间系统能够表示为一个单位立方体,将R、G、B三分量归一化到0-1之间。
RGB颜色系统用红、绿、蓝三原色通过不同比例的调和来表示不同的颜色,因此R.G、B分量之间存在很大的相关性,并且它不能直观地表示图像的亮度、色度以及饱和度。这就意味着如果要对图像的颜色进行处理就需要对图像每个像素的三个分量同时进行修改才不会影响图像的真实感,这样一来就增加了图像颜色处理的复杂度。使用不同的扫描仪扫描同一幅图像,可能会得到不同颜色的图像,因此 RGB颜色空间又称为与设备相关的颜色空间。
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。其颜色模型如下图所示。
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、CMYK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色彩模型和CMYK色彩模型色彩分布不均匀的缺点。
由RGB转换到Lab通常需要两个步骤:一由RGB空间转换CIEXYZ到空间,二由CIEXYZ空间转换到Lab空间,具体过程如下:
RGB颜色空间到CIEXYZ颜色空间的变换方法有很多,比较常用的转换式如下所示。
由CIEXYZ空间向Lab空间的转换公式为:
式中X、Y、Z是某个色样的三刺激值,Xn、Yn、Zn是采集色样时所使用的照明光源所对应的标准照明体的三刺激值,通常使用的照明体有D65和D50,它们所对应的Xn、Yn、Zn值分别为:D65(Xn=95.04、Yn=100、Zn=108.89),D50(Xn=96.42、Yn=100、Zn=82.49)。