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OSA-UCS

在比色法中,OSA-UCS(美国光学学会统一色彩空间)是1947年首次出版并由美国光学学会统一色标委员会开发的色彩空间。 先前创建的颜色顺序系统(如Munsell颜色系统)未能表示各个方向上的感知一致性。 委员会决定,为了准确地表示每个方向上的统一颜色差异,需要使用三维笛卡尔几何的新形状。

历史与发展
OSA-UCS的发展历时多年,从1947年到1977年。 在CIE开发出第一个数学色彩模型后不久,David MacAdam指出,当在CIE色度图上选择一种色彩时,不能保证围绕这种色彩的相同感知色差的色彩处于相同的色彩距离相对于参考颜色。 更简单地说,色度图上任何两种颜色之间的欧几里德距离不能用作感知色差的统一度量。紧接着这一发现之后,工作开始创造出一个在所有色彩差异方向上表现均匀的空间。

从59个不均匀色差的彩色瓷砖样本开始,OSA要求72名观察员判断不同样本瓷砖之间的颜色差异。 从收集的数据中,开发了公式并定义了参数以创建新的统一色彩空间。 他们选择参考10度观察者和光源D65来表征均匀空间和30%反射率的中性灰色背景。 最终,共生产了558种颜色样本 – 424个全步和54个半步 – 并由OSA分发。

设计

几何

十四面体有序。
理想的颜色固体与所有在距离中心点相同距离的点是一个球体 – 但是球体的集合不能无间隙地打包形成一个更大的实体。 OSA最终选择的几何是基于立方八面体的菱形晶格。 这个实体的12个顶点中的每一个都与中心以及来自它们每个邻居的距离相等。 完成此几何的最后一步是垂直L轴的重新缩放,以实现颜色描述的整数坐标位置。 颜色距离均匀性保持不变,因为只有轴尺寸被缩放,并且缩放在颜色距离公式中被考虑。

坐标值
OSA-UCS的三个垂直维度是明度维度L,jaune维度j(黄色/蓝色对手维度)和绿色维度g(绿色/红色对手维度)。

亮度(L)
OSA-UCS颜色固体的亮度标度从大约-10至8垂直变化.0的UCS亮度对应于为其样本选择的30%反射中性背景灰度,而较浅的阴影具有正值,较深的阴影具有负值。

Jaune(j)
OSA-UCS颜色实体的jaune尺寸水平并垂直于L尺寸。 这是一个黄蓝色的维度,从正值出现更多黄色变为负值看起来更蓝。 j值为0位于中性轴上。

绿色(克)
OSA-UCS的绿色尺寸水平垂直于L和j尺寸。 该绿 – 红色轴从更多的绿色正值变成更粉红色的负值。 同样,0的ag值位于中性线(L)。

颜色分组
OSA-UCS色固体的立方八面体结构可以几何分为9个平面,称为解理平面。 这9个乳沟平面被定义为:

L – 垂直于L轴的恒定L(亮度)平面,其中j和g可以取任何值。
j – 垂直于j轴的常数j(黄蓝色)平面,其中L和g可以取任何值。
g – 垂直于g轴的恒定g(红绿色)平面,其中L和j可以取任何值。
L + j – 平行于g轴的恒定L + j的平面,距离L轴35°,距j轴55°。
L-j – 平行于g轴的恒定Lj平面,距离L轴35°,距j轴55°。
L + g – L轴垂直于j轴平行的平面,与L轴成35°角,g轴成55°。
L-g – L轴平行于g轴的平面,与L轴成35°,g轴成55°。
j + g – 平行于L轴的常数j + g的平面,与j和g轴成45°角。
j-g – 平行于L轴的恒定jg平面,与j和g轴成45°角。

色差
OSA-UCS色差由颜色空间中两种颜色之间的简单欧几里得距离来定义,该距离考虑了对L轴的缩放比例。 用于计算颜色1和2之间色差的公式为:

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由于系统的设计,OSA-UCS颜色空间中两个邻居之间的色差始终为2.使用此公式可精确计算出小的色差。 然而,较大的色差需要非线性校正精度。

颜色转换
CIEXYZ到OSA-UCS
要执行从CIEXYZ值到OSA-UCS的分析转换,应遵循以下步骤。 首先,代表Helmholtz-Kohlrausch效应的因子必须从x和y色度坐标计算得出:


接下来确定修改的发光反射率:


然后计算亮度和色度修改系数:


使用线性矩阵变换将XYZ值转换为RGB:


最后,计算a和b:


并用C乘以获得OSA-UCS g和j:

OSA-UCS到CIEXYZ
虽然没有从OSA-UCS到CIEXYZ的封闭形式转换,但是编写了数值求解器,其中一个基于牛顿 – 拉夫逊方法,另一个基于人造神经网络。

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Tags: Color space