2.1色度学基础与颜色模型

2.1.1颜色匹配

把两种颜色调节到视觉上相同或相等的过程，将观察者的颜色感觉数字化。

三原色：在颜色匹配中，用于颜色混合以产生任意颜色的三种颜色

三刺激值：颜色匹配实验中，当与待测色达到色匹配时所需要的三原色的数量，记作R、G、B

C代表被匹配色数量，(C)代表被匹配颜色单位，(R)、(G)、(B)代表产生混合色的红、绿、蓝三原色单位。

色品坐标：三原色各自在R+G+B总量中的相对比例，用符号r，g，b来表示。

2.1.2CIE 1931-RGB系统

确定三原色单位

以相等数量的三原色刺激值（R=G=B=1)匹配出等能白光（E光源），来确定三刺激值单位。

2.1.3CIE 1931标准色度系统

CIE 1931-XYZ系统，由CIE 1931-RGB系统推导来，其匹配等能光谱的三刺激值定名为“CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值”，简称为“CIE 1931标准色度观察者”。 CIE 1931-XYZ系统用三个假想的原色（X）、（Y）、（Z）建立了一个新的色度系统，系统中光谱三刺激值全为正值。因此选择三原色时，必须使三原色所形成的颜色三角形能包括整个光谱轨迹。即整个光谱轨迹完全落在X，Y，Z所形成的虚线三角形内。

2.1.4CIE1976L^*a^*b^*均匀颜色空间

标准色度系统解决了用数量来描述颜色的问题，但不能解决色差判别的问题。

均匀颜色空间，一个三维空间，每点代表一种颜色，空间中两点之间的距离代表两种颜色的色差，相等的距离代表相同的色差。

CIE LUV主要应用于照明、CRT和电视工业以及那些采用加色法混合产生色彩的行业。

CIE LAB主要应用于颜料和图像艺术工业，近代的颜色数码成像标准和实际应用也是用CIE LAB。

2.1.5孟塞尔表色系统

CIE色度系统通过三刺激值来定量地描述颜色，这一表色系统称为混色系统。

混色系统的颜色可用数字量表示、计算和测量，是用应用心理物理学的方法表示在特定条件下的颜色量，但三刺激值和色品坐标不能与人的视觉所能感知的颜色三属性：明度、色调和饱和度直接关联。

（1）孟塞尔明度(Value，记为V)

（2）孟塞尔彩度(Chroma,记为C)

（3）孟塞尔色调(Hue,记为H)

2.1.6常用颜色模型

（1）RGB颜色模型

CIE规定以700nm(红)、546.1nm (绿)、435.8nm(蓝)三个色光为三基色，又称为物理三基色。自然界的所有颜色都可以通过选用这三基色按不同比例混合而成。

（2）CMY和CMYK颜色模型

运用在大多数在纸上沉积彩色颜料的设备，如彩色打印机和复印机。

CMY(青、紫、黄)、CMYK (青、紫、黄、黑）

等量的CMY原色产生黑色，但不纯

CMY基础上, 加入黑色, 形成CMYK彩色模型

CMY和RGB之间的转换

RGB→CMY：计算机内部采用RGB数据，彩打要求CMY数据

CMY→RGB：无实际意义

（3）YIQ颜色模型

Y指亮度，即灰度值；I和Q指色调，描述色彩及饱和度。利用人的可视系统对亮度变化比对色调和饱和度变化更敏感而设计。

用于彩色电视广播，被北美的电视系统(NTSC)所采用，Y分量可提供黑白电视机的所有影像信息。

YIQ和RGB之间的转换

（4）YUV颜色模型

Y指亮度，与YIQ的Y相同；U和V也指色调，不同于YIQ中的I和Q

用于彩色电视广播，被欧洲的电视系统(PAL)所采用，Y分量也可提供黑白电视机的所有影像信息

YUV和RGB之间的转换

（5）YCbCr颜色模型

Y指亮度,与YIQ和YUV的Y相同，Cb和Cr指色彩

YCbCr是作为ITU-R BT.601标准的一部分而制定，充分考虑了色彩组成时RGB三色的重要因素，压缩时可以充分取出冗余量。

（6）HSI颜色模型

两个特点：

I分量与图像的彩色信息无关

H和S分量与人感受颜色的方式紧密相连

将亮度（I）与色调（H）和饱和度（S）分开，避免颜色受到光照明暗（I）等条件的干扰，仅仅分析反映色彩本质的色调和饱和度。广泛用于计算机视觉、图像检索和视频检索。

I分量：表示光照强度,确定像素的整体亮度，不管其颜色是什么。沿底面中心向上，由黑到白

H：色度，反映了该颜色最接近什么样的光谱波长

红绿蓝三条坐标轴平分360º，0º为红色，120º为绿色，240º为蓝色，0º到240º覆盖了所有可见光谱的颜色，240º到300º是人眼可见的非光谱色(紫)

P点的色调H是圆心到P的向量与红色轴的夹角

S：饱和度，指一种颜色被白色稀释的程度

与彩色点P到色环圆心的距离成正比，距圆心越远，饱和度越大

在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜色，其饱和度值为1。在中心是中性(灰)影调，即饱和度为0。