色差仪常用测色系统的含义及色度参数解析

色差仪在测量颜色时，是在特定的色度系统下，将颜色信息用不同的符号表示出来。对于色差仪测色系统的了解，有助于更好的利用色差仪进行颜色测量。本文对色差仪测色系统的含义及色度参数做了介绍。

CIE1931RGB色度系统：

CIE1931RGB色度系统最早由W.D.Wright和J.Guild建立。以色光三原色红（700.0nm）、绿（546.1nm）、蓝（435.8nm）光谱作为匹配基准，在2°视场范围内对获取的物体光谱颜色进行匹配。CIE1931RGB色度系统的建立为色度学计算提供了有效的理论基础。但是，在CIE1931RGB色度系统中，刺激值均存在负值问题，将其应用于颜色计算增加了运算的复杂性，其中三刺激值r、g、b曲线如下图所示。

CIE1931XYZ色度系统：

为解决CIE1931RGB色度系统中的负值问题，CIE于1931年建立了CIE1931XYZ色度系统，以设想三原色X，Y，Z取代R，G，B三原色。其中，CIE1931XYZ色度系统三刺激值与CIE1931RGB色度系统三刺激值之间的换算关系式如下所示：

其中：x（λ）、y（λ）、z（λ）为CIE标准色度观察者的三刺激值；φ（λ）为颜色刺激函数，公式如下所示：

其中：P（λ）为照明光源的光谱分布；R（λ）为反射物体的光谱反射率；τ（λ）为透射物体的光谱反射率；k为归一化系数，通常将光源Y值设定为100对k值进行求解，由下列公式来定义：

该系统光谱三刺激值适用于垂直观察，视场范围为1°-4°。CIE1931XYZ色度系统如今得到广泛应用，其光谱三刺激值曲线如下图所示。

但是，CIE1931XYZ 色度系统也存在如下缺点：假想 X，Y，Z三原色值与表示的颜色难以对应；色度均匀性较差；CIE1931XYZ色度系统不能较好的直观评价颜色信息。

CIE1964XYZ色度系统：

CIE1931标准色度观察者的数据代表了在2°市场内的色觉平均特性，经过实践表明，人眼在观察大于4°的视场时，标准观察者函数在波长380nm-460nm范围内的数值偏低，为了校正该区间内的数值，CIE规定了CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值，简称为CIE1964标准色度观察者函数，如下图所示，对应的色度系统也称为CIE-X10Y10Z10标准色度系统。由图中可以看出，CIE1964标准色度观察者函数和CIE1931标准色度观察者函数基本一致，当人的观察视场大于4°时，为了得到精确的结果，应该使用前者进行计算。

CIE1976L*a*b*表色系统：

CIE推荐的X，Y，Z空间是不均匀的，在此空间中，两对等距的颜色点，并不一定给人以相同的颜色感觉。为了提高计算结果与视觉的相关性，CIE推出了几种均匀颜色空间（CIE1964W*U*V*、CIE1976L*u*v*、CIE1976L*a*b*等），其中应用最广泛的是CIE1976L*a*b*均匀颜色空间。当X，Y，Z和X0，Y0，Z0满足条件X/X0>0.008856，Y/Y0>008856，Z/Z0>0.008856时，其坐标参数为：

当X/X0，Y/Y0，Z/Z0三个值中任一个小于 0.008856 时，其坐标参数为：

式中的X0，Y0，Z0代表CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，然后反射到人眼中的三刺激值，其取值如下表所示。

L*为明度指数，表示黑-白轴，a*和b*为色度指数，分别表示红-绿轴和黄-蓝轴。L*为10时，表示对光完全散射的漫射体：L*为0时，表示对光完全吸收的黑体。a*值越大，样品的色调越红；b*值越大，色调就越黄。