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色差公式的发展历程

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国际照明委员会CIE负责颜色标准的研究、开发和应用,建立色差公式也是CIE重要的任务之一,色差公式能够为工业产品提供物体颜色判断标准,色差公式经过几十年的发展,不短更新、完善,本文为大家详细介绍色差公式的发展历程。

1、1976年以前阶段

1976年以前有20多个色差公式,这些公式一般是基于麦克亚当椭圆、孟塞尔数据或CIE色度学系统线性转化过来的。

1943年公布的孟塞尔系统,作为视觉等距的系统,其颜色样本的间距被美国光学学会进行了深入地研究,同时公布的还有CIE三刺激值。

由于CIE-XYZ系统的不均匀性,后来用一系列的立方根函数对其进行了简化,这也就是1976年的CIE-LAB色差公式,麦克亚当数据包括24个颜色中心,用色度计分区域研究。

虽然在该数据集的基础上开发了很多色差公式,但是它们现在都没有被广泛应用,主要是因为视觉的实验结果和表面色的差异很大。

从XYZ系统线性转化的这类色差公式被广泛应用于加色混合,比如包括色光、荧光显示。

早期的一些公式被研究了出来,包括CIE-U*V*W*空间,1976年精练成了CIE-LUV。

CIE-LAB和CI-ELUV被广泛应用,主要原因就在于它比较容易地把看到的颜色和色度图中的位置关联起来,△E的值可以用空间中标准色和样品色的距离计算,它们分别应用于表面色工业和光源色工业。

2、1976年至2001年阶段

在1976年以前,主要是基于孟塞尔数据和麦克亚当数据的色差公式的发展。它们的观察条件和工业中的观察条件差别很大,基于这一点,公布了许多实验结果。它们中的大多数是在典型的光源观察条件下得到的大表面样本。中等到小的色差数据集表明CIE-LAB和CIE-LUV不能够精确地量化它们。

在CIELAB公式的基础上,研究更高级的色差公式CMC(l:c)、BFD(l:c)、CIE94等公式。

所有的色差公式表明,它们都比CIELAB在预测现有数据集时有了很大的改进。然而,相信地比较表明,这些色差公式在它们的结果上有很大的差异。基于这一点,国际照明委员会1998年成立了技术委员会(TC)1-47,主要任务是基于色相和明度的工业色差修正。

经过技术委员会成员的紧密协作,在2001年被推荐了名为CIEDE2000的色差公式。它包含了5个对CIELAB的校正:明度权重函数、彩度权重函数、色相权重函数、彩度差和色相差的交互项、调整CIELAB a*的因子。结果表明,CIEDE2000公式对高级的色差公式如CIE94或CMC都有了很大地改进。

3、2001年以后阶段

CIEDE2000一个非常好的色差公式被研究了出来。这样一个非常大的突破源于有很多比较全面的可用的数据集。然而,色差研究新的方向如下所示:

3.1、几乎所有的努力都用在对CIELAB的改进上,成立了CIE TC1-55在颜色视觉理论基础上来推荐一个新的均匀颜色空间。在色貌模型基础上的均匀颜色空间也许是个比较理想的解决方法。

3.2、所有的色差公式都只能在CIE规定的参考观察条件下使用,收集一些新的数据来研究观察参数的变化(比如照明、彩色背景、媒介、物理尺寸、色差大小、分离、织物、照度水平)带来的视觉效果是非常有价值的。随后,能够考虑到不同观察条件的色差公式就会被研究出来。

3.3、几乎所有的色差公式都是被研究仅仅用来预测一对大的单色物体或色块的色差。越来越多的应用要求要预测一对图像间的色差。当前的色差公式不能够评价图像空间的变化。这要开发一个色差公式来满足从要求。

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