色差(color diffference)在不同颜色空间下的计算方式

1.色差的概念

色差是指两种颜色之间的差异, 常见的定义利用了设备独立颜色空间中的欧氏距离。

2.色差的计算方式

由于颜色差异的大多数定义是一个颜色空间内的距离,确定距离的标准方法是欧氏距离。如果目前有一个RGB(红、绿、蓝)元组并希望找到色差,计算上最简单的方法之一是考虑定义颜色空间的R、G、B线性维数。

为了更好地适应人类的感知,已经有很多尝试去加权RGB值,其中分量通常是加权的(红色30%,绿色59%,蓝色11%),但是这些在颜色的确定上明显较差,并且是对这些颜色亮度的贡献,而不是人类视觉的减弱程度对这些颜色的容忍度。更接近的近似值更合适(对于非线性sRGB):

一种较好的低成本近似(使用颜色范围为0-255)可以平稳地结合这两种情况

有许多颜色距离公式试图使用像HSV这样的颜色空间,将色调作为一个圆,将各种颜色放置在一个圆柱体或圆锥体的三维空间中,但大多数都只是对RGB的修改;如果不考虑人类颜色感知的差异,它们往往与a简单欧几里德度量。

3.颜色空间介绍

颜色空间是RGB像素值(例如:{255,0,0}和可感知颜色之间的映射,表示为xy(来自CIE 1931 xyY空间)或a *b*(来自CIELAB L* A *b*空间).没有颜色空间,RGB水平没有意义。•图像传感器没有标准的颜色响应。它们的输出必须转换为标准颜色空间(使用颜色校正矩阵)。•CIE 1931年的图表与设备无关,但在感知上并不一致。外面的“马蹄铁”代表了人类视觉的局限。•色彩空间的特征是色域(可以表示的颜色范围:CIE 1931年图表中的三角形)。sRGB(低色域)是Windows/Internet标准。色差(color diffference)在不同颜色空间下的计算方式_第1张图片

L * a * b * (CIELAB)表示:

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4.色差在不同颜色空间的计算方法

CIELAB和CIELUV是相对感知上一致的空间,它们被用作欧几里得色差度量的空间。CIELAB版本被称为CIE76。然而,这些空间的不均匀性后来被发现,导致了更复杂的公式的产生。多年来,CIELAB颜色空间中的感知不一致性导致CIE对其定义进行了改进,从而产生了1994年和2000年的高级公式(如CIE所建议)。这些不均匀性很重要,因为人眼对某些颜色比其他颜色更敏感。一个好的度量标准应该考虑到这一点,这样“仅仅显著的差异”的概念才有意义。否则,在颜色空间的一部分中,某个ΔE在两种颜色之间可能是不重要的,而在另一部分中是显著的。

  • CIE76

给定CIELAB颜色空间中的两种颜色,CIE76色差公式定义为:

  • CIE94

1976年的定义被扩展到处理感知的不均匀性,同时保留CIELAB颜色空间,通过引入应用程序特定的权重从汽车油漆测试的容忍数据。ΔE(1994)在L*C*h*颜色空间中被定义,其亮度、色度和色调的计算与L*a*b*坐标不同。给定参考颜色和另一个颜色,则色差为:

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  • CIEDE2000

由于1994年的定义没有充分解决感知一致性的问题,CIE改进了他们的定义,增加了五处修正:

  • 一个色调旋转项(RT),用来处理有问题的蓝色区域(色相角度在275度附近);
  • 中性色补偿(L*C*h差异中的素色值);
  • 亮度补偿(SL);
  • 色度补偿(SC);
  • 色调补偿(SH);

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