随着彩色设备种类和产品的日益繁多，彩色设备如扫描仪、数字照相机、显示器、打印机等彩色图像设备已开始进 入家庭，人们希望自己也能做出诸如彩 色杂志上的漂亮的图片，但由于缺乏印 刷色彩专业技术以及艺术上的知识和技 巧，常常是事与愿违，连最基本的色彩 重现和图像复制都难以做到。不能达到 彩色图像复制、传输过程中的“所见即 所得”。其实这也是长期困扰着印刷业 的一个尚未完全解决的问题。分析其原 因主要有两方面：其一是因为彩色图像 设备使用的色彩空间不同。众所周知， 如显示器、扫描仪所采用的是加色三原 色RGB色彩空间，而打印机则采用的是 减色三原色CMY（CMYK）色彩空间，这 就造成了不同彩色设备的成色原理不 同。其次，不同的设备依赖的色彩空间 其表达色彩的范围不同，即色域不同。 通常CMYK色空间要比RGB 色空间的 色域小一些。
　　20世纪以来基于实际应用的迫切 要求，一些电脑和彩色出版行业的供应 商形成了国际色彩联盟（ICC），同时， 为了实现色彩的准确传递和再现，进一 步发展色彩管理系统，定义了一个开放 式框架标准。色彩管理模块（CMM）则 是整个ICC色彩管理系统中的核心。
　　通常进行色彩管理，基本上需要三 个步骤，简称为“3C”。分别为校准仪 器（Calibration）、确立特征 （Characterisation）及转换色空间 （Conversion）。在前两步完成以后色空 间转换是色彩管理关键的一步且会直接 影响到不同设备之间彩色图像色彩的准 确传递和再现。
　　基于ICC标准的色彩管理中通常选 用CIE LAB和CIE XYZ这两个设备无 关的色彩空间作为标准色空间，即PCS （Profile Connection Space）。设备相 关的RGB和CMYK色空间先转换到设备 无关的CIE LAB或CIE XYZ色空间上， 然后传递到不同的设备，再转换为合适 的设备相关色空间，从而达到了彩色图 像在传输、复制中的所见即所得。
　　不同的彩色图像设备的生产商和彩 色出版商纷纷开发了自己的色彩管理系 统。如：Integrated Color Management version 2 (ICM 2.0）是 win98和win2000内置的色彩管理模块， 以便使用户能得到稳定高质的彩色图像。作为最著名的图像处理软件Adobe的Photoshop的色彩 管理系统。Apple的ColorSync色彩管理系统，ColorSync 是由苹果公司发布的色彩管理系统。Kodak的色彩管理系统 是同时支特PC和Mac平台的色彩管理系统。但由于不同的 色彩管理系统在色空间转换环节所采用的技术不同、模型不 同，使的在彩色图像的整个制作传输过程中色彩管理不能达 到理想的效果，因此研究者对色空间转换技术进行了深入的 研究，使用的方法主要分为线性色空间转换和非线性色空间 转换两类。线性色空间转换方法已比较成熟，下面我们就对 非线性色空间转换作进一步的探讨。
　　一、回归方法（Regression）
　　从源色空间到目标色空间的色彩转换就是要找到不同色 空间之间存在的一种联系，使不同色空间中的颜色基本准 确的传递。多项式通常可以作色空间转换的数学模型。多 项式回归方法是基于一种源和目标包空间之间能被一组同 时成立的等式所联系的假设。多项式回归方法的框架如图 1所示。研究算法本质，多项式回归方法就是在已知的源 和目标色空间中选择样本色彩描述，通过选定的事项式建 模，从而得到多项式的系数，但要求选取样本点数多于多 项式的项数，否则得到的系数矩阵则不惟一。最终我们通 过来解得到的系数矩阵，把源色空间色彩描还转换到目标 色空间中。实现了源和目标色空间之间的色彩转换。用于 回归方法的多项式如表1。我们只列出了用作色空间转换 中常用一些多项式。通常运用高斯消元法来求解方程系数。
　　表1 用于色空间转换的常用多项式

　　

多项式回归方法是一种线性色空间转换的理想方法，对 于非线性色空间转换，通过这种方法的色空间转换将不能保 证在整个色域中转换精度一致，暗色调的色差要大于其他色 调的色差。一般来讲随着多项式的项数增加可以提高色彩转换精度，但在实际应用中我们又不得不在较高的转换精度与 高的计算成本、低的处理速度之间权衡。

　　
运用多项式回归方法进行色空间转换的优点在于：（1） 色空间之间的逆转换模型比较容易建立。（2）选取样本点不 需要均匀等间隔。（3）算法实现简便，执行速度较快。
　　二、三维LUT（查找表）方法
　　带有插值算法三维LUT表方法是一种相对新的色空间转 换技术，它由三个部分组成。第一部分为分割（Packing or Portion），就是将源色彩空间按相同的采样间隔分区，建立 均匀三维LUT表。由此表示的源色彩空间中的各个轴上取相 同采样步长，即坐标单位相同。第二部分为抽取（Extraction or Find），是对于一个已知的输入点获取颜色描述，搜索以 至选出有助于计算它的目标色彩空间色彩描述的栅格内。第 三个部分为插值（Interpolation），在一个立方体的栅格内还 要进一步做出选择，计算出非栅格点上的颜色值。通常使用的插值算法如几何插值算法，其中包括三维线性方法 （Trilinear）、五面体法（Prism）、金字塔法 （Pyramid）、四面体法（Tetrahedral）以及许多变 异方法，如中间分割方法、黄金分割方法。在几何插 值方法中，除了三维线性方法，其他方法都需要一种 搜索方法来确定与输入点相对应的输出点位于哪一个 子结构中，其中搜索方法采用不等，如距离比较法。
　　由实验结果可知，采用均匀三维LUT表进行色 空间转换后，引起的仍是非均匀的色差，暗调的色差 大一些，亮调的色差较小。而且在源色空间选取样本 点需要是等间隔的。经过三维LUT表方法的色空间 转换造成了在目标色空间的非均匀和不规则性。因此，研究 工作者进一步提出了许多技术来处理不一致的色差问题。如 非均匀的三维查找表方法，此方法是源色空间中分割结果不 再是均匀的子立方体而是一定比例的长方体，通过亮度信息 的灰平衡曲线在RGB色空间选取 栅格顶点，依照这样方法分割的 源RGB色空间转换到目标色空间 中L轴上的坐标是大致均匀的。非 均匀LUT表方法不仅可以减低实 现损耗、简化设计而且可以大大 的改善插值精度和基本达到色差 均匀分布。
　　目前，带插值算法的三维LUT 表法是色彩技术中最活跃的研究 领域之一，在扫描仪、打印机的色 彩管理方面已有许多实际应用，和其他色空间转换方法相比， 三维LUT表具有运算和执面成本低，处理速度快和比较容易 建立逆色空间转换的三维LUT表等优点。
　　三、智能方法
　　随着计算机技术的发展，一些新的技术用来解决实际研 究中的高度非线性关系和模拟人类决策过程。如神经网络、 专家系统、人工智能和模糊逻辑等技术。最近几年，神经网 络和模糊逻辑技术被运用在彩色油墨的调制和色空间转换问 题中。我们就人工神经网络的色空间转换技术作一讨论。
　　在色空间转换技术中应用的神经网络方法就像联想记忆 一样，通过大量的样本学习，最终达到不同设备中色彩的基本准确传递。如一些神经网络模型已被应用在Sharp JX450扫描仪和Canon Color Laser Copier－500这样的彩色设备的色彩管理中。通常运用神经网络进行打印机色彩管理的框架如图2。

　　
利用神经网络进行色空间转换，可以达到比较高的色彩 转换精度，但其有运算成本比较高、训练速度慢的缺点。对 于色彩管理系统的开发和研究者来讲，通常需要权衡色彩转 换精度、计算成本和执行速度。考虑几种色空间转换方法的 结合，也未尝不是我们未来研究的一个方向。
　　在整个色彩管理系统的核心是色彩管理模块，色空间转 换技术又是色彩管理模块的关键。对于色空间转换技术的了 解、分析是每一个和色彩相关的工作人员所必要的。目前来 看，对于色彩管理系统的开发一直以来是国外公司占据了领 先水平，国内尚未独自开发出完善的色彩管理系统软件，因 此，我们国内的印刷色彩专业研究者和开发者有必要加强此 方面的学习和研究，从而推动我国印刷出版业的发展。

[时间：2002-11-19  作者：张燕 张二虎  来源：中国印刷]