2.3.6 CIE LAB

CIE XYZ解决了CIE RGB出现负值的问题，但是由于它计算复杂，存在色彩空间表示和视觉差异等感知均匀性问题，1976年，专家们对CIE 1931 XYZ系统进行了非线性变换得到CIE LAB色彩空间，其中，L表示明度，a表示从品红色至绿色的范围，b表示从黄色至蓝色的范围。

CIE LAB色彩空间建立在HSV色彩空间的基础上，用CIE LAB色彩空间指定的色彩无论在什么设备上生成的色彩都相同，CIE LAB用来描述人眼可见的所有色彩的最完备的色彩模型，作为与设备无关的模型参照。CIE LAB的非线性关系模拟人眼的非线性响应。CIE1976 LAB色彩空间是由CIE XYZ色彩空间经过数学转换得到的，转换公式为

且

否则，

式中，X、Y、Z为物体的三色刺激值；X₀、Y₀、Z₀为标准照明体（参照白点）的三色刺激值。在上述转换过程中发生了三次方根的运算，这种非线性变换会导致原先的马蹄形轨迹不能保持原样，以笛卡儿直角坐标系来建立新的色彩空间，新的坐标系中包含三对对立色，红对绿、蓝对黄、黑对白。

CIE LAB色彩模型也称视觉三色模型，对色系统连接起来可以检测视锥细胞的差异。CIE LAB色彩空间中的L分量用于表示从纯黑到纯白的亮度，为黑通道，取值范围为[0，100]。a描述的是红绿通道，+a表示红色，-a表示绿色，取值范围为[-127，128]；b描述的是黄蓝通道，+b表示黄色，-b表示蓝色，取值范围为[-127，128]，如图2-35所示。

同样是±0.01的差值变化，如果这个色彩本来属于绿色区域，那么变换后的色彩人眼感觉变化不大；如果这个色彩本来属于蓝色区域，那么变换后的色彩人眼就容易分辨。对CIE XYZ色彩空间进行非线性变换后的CIE LAB色彩空间解决了感知不均匀的问题，采用MacAdam椭圆描述的色彩差异度量线性化的色彩差异感知，人眼的感知变化与CIE LAB色彩空间同步，所以在CIE LAB色彩空间中，可以以点作为三维空间中的每个色彩，这样色彩差异就可以变现为空间中的欧几里得距离，如图2-36所示。

图2-35 CIE LAB色彩空间表示

图2-36 CIE LAB色彩空间色彩差异示意图

若CIE LAB色彩空间中的两个色彩坐标表示为和，它们之间的欧几里得距离表示为ΔE（常被称为“DeltaE”，或者），则有

麦克亚当椭圆在这里的意义类似于微分几何中的度规张量（Metric Tensor），CIE LAB色彩空间的感知均匀性用微分几何的观点来看就是映射关系更为平坦。

从CIE LAB色彩空间的L轴方向的垂直截面得到的圆形为CIE LAB色度图，如图2-37所示。

图2-37 CIE LAB彩度坐标图

圆心饱和度最低，沿着半径方向饱和度逐渐增大；圆周方向表示色相的变化，色相是由角度来表示的：