谭升
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【数字图像处理】8.5:彩色图像-色彩空间 CIELAB、CIELUV

彩色图像-色彩空间 CIELAB、CIELUV

废话开始,昨天没说废话,几天补上,对色彩空间的研究并不是图像处理的主要研究方向,因为色度学作为一门独立的学科博大精深,图像处理只是用了其中一些基本知识,所以如果想真正深入了解色度学,需要潜心研究,而这不是图像处理要研究的,在后续用到有关色度的知识进行图像处理时,可以针对性的学习。
#绝对色彩空间和相对色彩空间
首先要介绍下绝对色彩空间和相对色彩空间,对这个问题的理解,我是这样想的,绝对色彩空间是颜色的绝对描述,例如定义一个n维向量R,其唯一定义了一种颜色,就像下面说的LAB色彩空间,一个向量唯一定义一种颜色,而且定义的时候需要满足条件A,这就表明只要条件A满足,无论在什么设备上看色彩R,其表现出来的颜色都一样。也就是说绝对颜色空间是对颜色的定义。
而相对颜色空间就是在不同的设备上得出的结果不同,比如相机C采集单一颜色L的图像,,使用其内在的传感器生成的RGB值是$r_c,g_c,b_c$,但如果将这个RGB值放在一个另一个显示器M上,其反映出来的并不是之前采集的时候所看到的颜色L(这里的L就是绝对色彩空间)。
上面这两段是的对绝对色彩空间和相对色彩空间的理解,绝对色彩空间是可以转换的,但前提是色域要一致,如果色域不一致,然么色彩将有损耗,也就是如果从绝对色彩A转换到绝对色彩B,而$A-(A \cap B) \ne \emptyset$这样就会产生误差。
绝对色彩空间之间的转换是近似的,而非绝对色彩空间之间的转换,绝对空间到非绝对空间的转换,实际上来讲没有意义。但可以作为图像处理的一种方式,比如从RGB转换到YIQ后可以分析光照,但具体的实现要满足转换前后的现实效果相近似。

CIELAB色彩空间描述

Lab色彩空间是颜色-对立空间,带有维度L表示亮度,a和b表示颜色对立维度,基于了非线性压缩的CIE XYZ色彩空间坐标。
Hunter 1948 L, a, b色彩空间的坐标是L, a和b。但是,Lab经常用做CIE 1976 (L*, a*, b)色彩空间的非正式缩写(也叫做CIELAB,它的坐标实际上是L, a和b)。

三个基本坐标意义:

  1. 颜色的亮度(L*, L* = 0生成黑色而L* = 100指示白色),
  2. 红色/品红色和绿色之间的位置(a*负值指示绿色而正值指示品红)
  3. 黄色和蓝色之间的位置(b*负值指示蓝色而正值指示黄色)。

CIELAB是均匀的颜色空间,所谓均匀是当数值均匀变化时,人的感官也是均匀变化;
在Lab* 模型中均匀改变对应于在感知颜色中的均匀改变。所以在Lab* 中任何两个颜色的相对感知差别,可以通过把每个颜色处理为(有三个分量:L*, a*, b* 的)三维空间中一个点来近似,并计算在它们之间的欧几里得距离。在Lab* 空间中的这个欧几里得距离是ΔE(经常叫做“Delta E”,更精确的是ΔE*ab)。

使用L*a*b* 中的两个颜色 $({L_1}^\star,\ {a_1}^\star,\ {b_1}^\star)和({L_2}^\star,\ {a_2}^\star,\ {b_2}^\star)$ :

色彩空间的现实:

得到CIELAB的办法是从XYZ空间进行:


从RGB到LAB是简单的近似,其本身就没有理论意义,但可以以另一种方式观察图像性质,但必须明确的是LAB是对颜色的定义,而RGB只是这种颜色的一个表达,而且与设备密切相关。设备一旦变化这个RGB值将失去意义。

CIELUV色彩空间描述

LUV色彩空间,也作CIELUV。是于1976年由国际照明委员会CIE 提出,由CIE XYZ空间经简单变换得到,具视觉统一性。

L表示物体亮度,u和v是色度,其中L与LAB中的L一致。
一般来讲u和v的取值范围为-100到+100,亮度L为0到100。
从XYZ到LUV的转换如下:

总结

今天简单介绍下CIELAB和CIELUV这两种设备无关的色彩空间,下一篇接续色彩空间。
文中内容部分引用自wiki和docin.com
待续。。

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