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色差仪是根据人眼的感色原理制备成的，它利用标准光源照射到待测物体上，通过光电积分探测器，得到被测物体颜色的三刺激值，然后转换成特定颜色空间下的颜色参数和色差值。本文对色差仪用于颜色测量与色差计算的色度空间做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

CIE1931XYZ颜色空间：

过往的实验研究证明，几乎所有的颜色均可以用三原色按照特定比例混合表征。基于此，CIE于1931年推出了CIE1931RGB色度系统光谱三刺激值函数。但是CIE1931RGB色度系统存在一个严重的问题，即其在计算颜色的三刺激值时会出现负值。因此CIE又提出了假想的三原色X、Y、和Z来构建一个新的色度系统，即CIE1931XYZ标准色度系统。三刺激值X、Y、Z的计算公式如下所示。如果所计算的颜色为自发光色，则不需要考虑物体的光谱反射率或透射率值，即ρ（λ）=1；如果所计算的颜色是物体表面色，则需要带入具体的反射或透射率进行计算。

式中：S（λ）——光源的光谱功率分布；ρ（λ）——物体的光谱反射率或者透射率；x（λ）、y（λ）、z（λ）——CIE1931标准色度观察者的颜色匹配函数；k——归一化系数，其使完全漫反射体的Y值等于100。

CIE1931XYZ标准色度系统是基于大量的实验数据集得到的平均颜色视觉响应值，已经广泛被国际上认可作为参考用于颜色测量和表征，主要适用于1°-4°的观察视角范围。

CIE1964XYZ颜色空间：

多年的研究和实践已经证明，如果物体对观察者产生的视角大于4°，则其在观察者视网膜上的成像面积超过了中央窝的范围，从而使得杆体细胞和中央窝黄色素产生了影响，使人眼感受到的颜色更为明亮。换而言之，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波长为380-460nm光谱区间内的数值偏低。

CIE于1964年根据相关色度研究者在10°视角条件下获得的两组视觉数据，补充推荐了CIE1964XYZ标准色度系统，该色度系统中的三刺激值函数用于大视角观察的视觉情况，其三刺激值X10、Y10和Z10的计算方法如下：

式中：S（λ）——光源的光谱功率分布；ρ（λ）——物体的光谱反射率或者透射率；x10（λ）、y10（λ）、z10（λ）——CIE1964标准色度观察者的颜色匹配函数；k10——归一化系数，其使完全漫反射体的Y值等于100。

CIEU*V*W*颜色空间：

色度学的重要应用场合之一为计算两个刺激之间的色差。然而CIEXYZ标准色度系统中的色品图的视觉均匀性较差，即色品图中不同位置的等距离线所表征的感知色差并不相同。因此CIE基于Wyszecki提出的利用CIE1960UCS图的均匀颜色空间，于1964年推荐了CIE1964U*V*W*颜色空间。该颜色空间规定了三个参数（明度指数W*、色品指数U*和V*）来描述颜色，其计算方法如下式所示。分别以明度指数W*、色品指数U*和V*作为相互垂直的坐标轴，由此形成了描述色度参数的三维立体空间。

式中：u、v——颜色样品的色品坐标；u0、v0——所对应的参考白白的色品坐标。

如果两个颜色样本在CIEU*V*W*均匀颜色空间中的坐标分别为（U1*、V1*、W1*）和（U2*、V2*、W2*），则两者间的理论色差值为：

CIELAB颜色空间：

然而，CIE1964U*V*W*颜颜色空间仍然存在不可忽视的不均匀性，其在红色方向的视觉色差被拉伸而在黄色方向的视觉色差被压缩。为了进一步提高表征颜色的准确性，CIE在1976年推荐了第二个颜色空间CIE1976Lab颜色空间，也称为CIELAB颜色空间。CIELAB颜色空间为直角坐标系，由表示明度的L*和表示色品坐标的a*、b*所组成，其计算式如下所示，该颜色空间是用于描述在白色至中灰色范围内的背景色中的物体色，且观察者适应的照明环境不能在很大程度上偏离平均日光。

式中：X、Y、Z——颜色样品的三刺激值；X0，Y0、Z0——CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，观察者眼中的三刺激值，其中Y0=100。

如果两个颜色样本在CIELAB均匀颜色空间中的坐标分别为（L1*、a1*、b1*）和（L2*、a2*、b2*），则两者间的 CIELAB色差值为：

CIELUV颜色空间：

CIE在1976年推荐用于减混色的CIELAB颜色空间的同时，还推荐了主要用于加混色的表示和评价的CIE1976L*u*v*颜色空间，也称为CIELUV颜色空间。在该空间中，L*同样表示明度，u*、v*表示颜色的色品坐标，计算公式如下：

式中：u'、v'——颜色样品的CIE1976UCS图色品坐标；u'n、v'n——CIE标准照明体的CIE1976UCS图色品坐标；X、Y、Z——颜色样品的三刺激值；Xn、Yn、ZnCIE标准照明体照射在完全漫反射体上，观察者眼中的三刺激值，其中 Yn=100。

如果两个颜色样本在CIELUV均匀颜色空间中的坐标分别为（L1*、u1*、v1*）和（L2*、u2*、v2*），则两者间的CIELUV色差值为：