颜色空间和色差公式是色差仪测色时重要的参数，不同的颜色空间和色差公式的设置，对颜色的描述和色差值的计算是存在差异的，因此了解色差仪颜色空间及色差公式的类型很有必要。本文对色差仪常用颜色空间及常用色差公式类型做了介绍。

色差仪常用颜色空间类型：

1.CIEXYZ颜色空间

CIEXYZ颜色空间，也称CIE1931颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量（X，Y，Z）能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色，其中X和Z定义为颜色的色度，Y为颜色的亮度。

CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器，它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛，但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致，导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此，该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。

2.Yxy颜色空间

三刺激值XYZ对定义颜色非常有用，但却不易直接目视其结果，为此CIE于1931年规定了Yxy色空间，它是在二维图上描述颜色，但与亮度无关。Y为物体的反射比，用%数表示（与反射比为100%的理想漫反射相比较）。它对应于颜色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐标x、y对应于色三要素的色调和彩度。x、y色度坐标可由下式算得：x=X/（X+Y+Z）y=Y/（X+Y+Z）（其中X、Y、Z为三刺激值）X轴色度坐标相当于红基色的比例；Y轴色度坐标相当于绿基色的比例，图中没有Z轴色度坐标（即蓝基色所占的比例）。因为比例系数x+y+z=1，Z的坐标值可以推算出来，即z=1-x-y。

3.CIELab颜色空间

CIELab颜色空间是色差仪最常用的一种颜色空间，是基于生理特征的均匀颜色空间，是由明度（L）和两个色度分量a、b共三个分量构成，L表示颜色的明度，也常被称作亮度，取值范围在[0，100]，表示从纯黑到纯白。a表示从绿色到红色，-a最小表示绿色，+a最大表示红色，取值范围在[-128，127]，-a到+a是绿色到红色颜色渐变的过程。b表示从蓝色到黄色的范围，同样原理，-b到+b是由蓝色逐渐过渡到黄色的过程，取值范围在[-128，127]。CIELab颜色空间是颜色量化最均匀的颜色分布，在样品色差评比系统中，很多公式都是依赖该颜色空间的，它是颜色差异的规范化空间，能够解决颜色量化的等距度量，其均匀性较好。该颜色空间两点之间的几何距离，与人眼观察物体的色差大小相同。

4.CIELch颜色空间

LCH颜色空间是Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间。该颜色空间由L、C、H表示。纵坐标L*值同样对应于颜色三要素的明度，取值0-100；C*代表彩度，即某一颜色的坐标位置与原点的距离，取值0-181，圆心处颜色的饱和度C*值为0，离圆心越远C*的值越大；H*为色调，取值0°-360°，h*代表色调角，是某一颜色坐标在色品平面内的投影点和坐标原点的连线与a轴的夹角。规定h*从正a轴（红）开始为0°，逆时针为正，正b轴（黄）为90°，负a轴（绿）为180°，负b轴（蓝）为270°。

5.CIELUV颜色空间

CIELUV颜色空间是CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的简称，在CIELUV空间中，L*为明度，u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量：垂直的轴是明度L*，位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。

CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特点。首先，它们的颜色空间虽然距完全均匀仍有距离，但基本上是均匀的。其次，由于是基于颜色测量的CIE系统，CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是与设备无关的颜色空间。与CIELAB颜色空间不同，CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域。

色差仪常用色差公式类型：

1.ΔE*ab色差公式

ΔE*ab色差公式是色差仪中目前使用最为广泛的一个色差公式，该色差公式建立在CIELab颜色空间之上的，由直角坐标L*、a*、b*构成。L表示心理明度；a、b表示心理色度。在CIELAB颜色空间中，两个颜色样本（L1，a1，b1）和（L2，a2，b2）之间的色差可以用欧式距离来计算：

其中ΔL*、Δa*、△b*分别是CIELab颜色空间的三个坐标差值。如果CIELab空间是视觉均匀的，其对应的视觉宽容度在该颜色空间中应当是一个圆球形，并且在颜色空间的各个区域都应具有相同的半径。但是由于CIELab颜色空间并不是均匀的，因此应该用椭球来表示各颜色区域所对应的视觉宽容度更为合适。虽然对于中小色差的预测性能，CIELab色差公式不甚理想，但相对于其后的一些色差公式而言，其公式比较简单易算，并且对大色差尚有较好的预测性能，因此在现今工业生产中仍被广泛采用。

2.ΔE*cmc色差公式

ΔE*cmc色差公式在修正ΔE*ab色差公式的基础上，根据视觉关系调整了每个色调方向的色差椭圆大小和形状；改善了彩度差变化与明度之间的关系，使不同彩度的颜色具有不同的色差容限。非彩色区域附近的椭圆较小，彩度高的椭圆较大，色差容限与彩度的变化成正比。它引入了明度权重因子l彩度权重因子c，能够解决暗色和中性色区域的色差结果计算与人眼测量结果相差较大的问题，适应不同的色差需求。

ΔE*cmc公式定义视觉特性为椭圆，椭圆内部所表示的颜色与标准色在视觉特性上表示一致，椭圆外部所表示的颜色则不一样。用椭圆方程定义的色差公式如下所示：

上式中，△L*、△C*、△H*三个参数分别代表明度差、彩度差和色相差，下标为std的代表标准样本。SL、SC、SH椭圆的半轴，l是明度权重因子，c是彩度权重因子，通过改变l，c因子改变相对椭圆半轴的长度来控制色差范围，对于可接受色差取l=2，c=1。

由于ΔE*cmc色差公式与人眼视觉特性一致，因此独立于颜色区域的“单一阈值”可用于对不同的颜色质量控制，为颜色测量和色差评估带来极大的方便。

3.ΔE*94色差公式

ΔE*94色差公式是CIE于1955年推荐的一个色差公式，其全称为“CIE1994（△L*△C*ab△H*ab）色差模型”，正式缩写形式是CIE94，色差符号为△E*94。△E*94色差公式是CMC（1：c）色差公式的一种改良形式，其结构与ΔE*CMC(l：c)色差公式相似的公式，该公式的计算式如下所示：

CIE94色差公式中ΔL*，△C*ab，△H*ab分别表示两种颜色间的明度差、彩度差和色相差。参数因子KL，KC，KH可根据不同的评价对象和评价条件选择不同数值，参考条件下的参数因子数值均为1。当观察条件改变时，可以对各参数进行单独改变以适应视觉上每个颜色分量（明度、彩度、色相）的变化。

CIE94色差公式沿用了变化参数的思想，对关系颜色差别的三要素明度、彩度和色相给出了更好的参考。常用的参考数值仅仅对明度的取值进行改变，例如，评价纺织品是明度的参数因子取值为2，而在印刷行业中推荐的明度参数因子的取值为1.4，这两种情况下其他两者的取值与参考条件下的取值相同。

4.ΔE*00色差公式

ΔE*00色差式是CIEDE2000色差公式的简称，是CIE最新推荐的基于CIELAB的色差公式。为了进一步改善工业色差评价的准确性，CIE专门成立了工业色差评价的色相与明度相关修正专业委员会TC1-47，经过该委员会根据对现有色差模型和大量视觉评价数据的大量分析之后，终于在2000年推荐了该公式。其色差式如下所示：

式中，ΔL'为亮度差；ΔC'为彩度差；ΔH'为色相差；KL、KC、KH分别为亮度、彩度、色相的权重因子，在本文的应用情况下，将其取值为KL=KC=KH=1；SL、SC、SH分别为对亮度、彩色、色相的补偿函数；RT为对蓝色区域的旋转因子。

CIEDE2000只是重新定义了色差的计算方法，并不是建立了一个新的均匀色空间。对于一般的工业色差评估，可以直接用该公式进行计算，计算结果即可表示被知觉的色差。

5.ΔE*uv色差公式

ΔE*uv色差公式是由CIE x-y色度图进行线性变换推导而得。线性变换的目的是改善与目测结果对比的均匀性。CIE1976L*u*v*色差公式为：

式中，X，Y，Z为色样的三刺激值：X0，Y0，Z0为CIE标准照明体的三刺激值，为常数值：X/X0，Y/Y0，Z/Z0，要求大于0.008856，对于不符合这一要求的极深的颜色，使用颜色修正公式。

u'，v'分别为线性变换后的色样色度坐标，u'0，v'0分别为线性变换后的CIE标准照明体的色度坐标；L*为明度；u'，v为彩度；△E*uv为总色差。

6.ΔE（Hunter）色差公式

Hunter色差公式是由亨特（Hunter）为使光电色度计读数方便，而于1948年提出的Lab对抗色系统中计算色差的公式，大多用于陶瓷、塑料和纺织品等，一般可满足工业生产管理的需要。在该系统中，L表示物体反射光的明度，a表示反射光中红色与绿色的成分，b表示反射光中黄色与蓝色的成分。因此，Lab系统的色差公式可表示为：

式中：△L、△a、△b分别为两个物体表面色的明度差和色品坐标差。