29、色彩图像处理：设备无关色彩空间及应用

色彩图像处理：设备无关色彩空间及应用

1. 色彩图像基础与设备相关色彩空间局限

在色彩图像中，饱和度图像有其独特的表现。例如，在特定的饱和度图像里，朝着 RGB 立方体的白色顶点方向，其值会逐渐变暗，这表明颜色越接近白色，饱和度就越低。而对于某些图像，其像素值是对应位置 RGB 值的平均值，像背景颜色为白色的图像，在另外两种图像中背景为黑色，这是因为白色的色调和饱和度为零。

此前常见的色彩空间大多是设备相关的。比如 RGB 颜色，其显示效果会因显示器和扫描仪的特性而有所不同；CMYK 颜色则会受打印机、油墨和纸张特性的影响。在封闭的小环境里，或许能手动调整各设备组件以获得较好的色彩再现效果，像在单一的摄影冲印店，可以手动优化彩色染料、显影和打印子系统，来实现一致的色彩再现。但在包含众多设备的开放式数字成像系统，或者无法控制图像处理和查看位置的环境（如互联网）中，这种方法就不切实际了。

2. 设备无关色彩空间的背景知识

2.1 色彩的基本特性

通常用于区分不同颜色的特性有亮度、色调和饱和度。亮度体现了强度的无色概念；色调与光波混合中的主波长相关，代表观察者所感知的主导颜色，当我们说一个物体是红色、橙色或黄色时，指的就是它的色调；饱和度指的是相对纯度，即与色调混合的白光量，纯光谱颜色饱和度最高，像粉色（红色和白色混合）和淡紫色（紫色和白色混合）饱和度较低，饱和度与添加的白光量成反比。

色调和饱和度合称为色度，所以颜色可以用亮度和色度来表征。形成特定颜色所需的红、绿、蓝的量称为三刺激值，分别用 X、Y 和 Z 表示。颜色由其三色系数来指定，计算公式如下：
[
x = \frac{X}{X + Y + Z}