为研究现有国际照明委员会(CIE)色差公式(基于平面色建立)对三维(3D)打印球体模型色差评价的适用性,基于Sailner J400彩色3D打印机,围绕CIE推荐的5个颜色中心(灰、红、黄、绿、蓝)制作了200对(150对哑光和50对光泽)直径4 cm的球体模型。组织了59名年龄分布在19~26岁的色觉正常观察者,使用灰梯尺法开展色差评价实验。检验了基于CIELAB、CIECAM02和CAM16共3个颜色空间、8个色差公式的表现性能,并对色差公式进行了幂指数和明度因子的优化计算。结果表明,各原始色差公式对3D球体色差的预测性能较为一致,标准化残差平方和(STRESS)值为32.5~34.7;对光泽球体样本的预测性能优于哑光球体样本。F检验表明,针对3D球体样本建立的幂指数色差计算方法较原始色差公式的性能均有显著改善,优化后的STRESS值降为24.5~27.3;经过明度因子优化后的改善不显著。

截止目前, 多国相关颜色科学工作者已累计提出了40多个色差公式, 但是目前所有的色差公式的相关使用, 都只能限定在CIE给定的观测条件。 固态照明作为近些年光源研究的重点方向, 相关的研究如基于LED照明条件的色差研究仍未展开。 该研究遵循CIE的色差研究指导原则, 首先选取CIE推荐的17种颜色中心中的五种颜色, 制成实验色块样张, 分别以U30, TL84和D65光源为参考光源, 以LED灯泡为实验光源。 选用CIE1976LUV色差公式、 CIE1976LAB色差公式、 CIEDE2000色差公式分别对打印色块进行理论色差值的计算。 然后采用20名观察者, 通过心理物理学的视觉评价实验对打印色样进行主观色差评价, 最后通过标准化残差平方和(STRESS)将客观计算值与主观评价数据进行对比分析。 发现实验中选用的三种色差公式在LED照明条件下的色差预测性能均不是很理想。 相比而言, 在LED照明条件下, CIE1976LUV公式的预测性能相对要好, CIEDE2000公式次之, CIE1976LAB公式最差。

用5幅ISO SCID图像在EIZO CG19显示器上分别进行了两组图像色差等级评价实验。两组实验分别在室内自然照明环境和标准灯箱中进行，用目视评价实验数据检验并优化彩色图像色差的计算公式。用CIELAB、CIEDE2000、CIE94和CMC色差公式对第一组实验数据计算结果表明，现有色差公式计算的图像明度差和彩度差与实际色差感觉有明显的系统性差异，图像内容对计算色差与色差感觉的关系有一定影响，说明需要对原始色差公式进行改进。提出了用实验数据拟合直线斜率比值优化色差公式的方法，得到CIELAB(1.501)、CIEDE2000(2.291)、CIE94(3.041)和CMC(3.381)计算的色差比原始公式有明显的改善，其中CIEDE2000(2.291)计算结果受图像内容的影响最小。用第二组实验数据检验色差公式的优化效果也证明，这种优化方法准确，简单，具有普遍适用性。

利用Munsell体系中色卡分布的视觉均匀性, 对CIELAB及基于CIELAB的典型色差公式CMC、CIE94和CIEDE2000的原始形式(kL=kC=kH=1)在色差计算上的均匀性进行了测试和评价。采用Munsell颜色立体中不同位置和方向上的等距数据作为测试的输入数据对, 借助性能因子(Performance Factor)PF/3方法检验了四个色差公式在颜色空间中不同位置和方向上的色差预测的均匀性, 以供色差的应用和改进作为参考。

分析常用的颜色空间中的色差公式，运用聚类算法将色差公式应用于图像背景主色提取.理论分析和实验结果均表明，CIELAB颜色空间中的CIE94色差公式具有较好的实验效果和较高的效率，说明色差公式的选择与实际使用情况紧密相连，要实现不同的图像显示效果，应选择不同的色差公式.

为了研究哑光和半光两种光泽纸张的印刷样品对中小色差评价的影响, 分别围绕CIE 5个基本颜色中心区域, 对两种纸张制作30个颜色样品, 采用心理物理实验方法中的比较法, 分别测得20名色觉正常的观察者对不同纸张和不同颜色的辨色特性。对四个典型色差公式CIELAB, CIE94, CMC, CIEDE2000和CAM02系列CAM02-LCD, CAM02-SCD, CAM02-UCS三个色差公式用标准化残差平方和(STRESS)性能因子和F检验的方法进行评价和优化。原始色差公式, CIEDE2000色差公式的表现最好, CIELAB色差公式表现最差, CIE94色差公式有较大的改进空间。采用对kL进行优化后的计算结果表明, 随着光泽度的增加, 明度的影响权重在色差计算中有增加的趋势。

为了研究不同光泽纸张的印刷样品对色差评价的影响,对印在哑光、半光、高光三种不同光泽纸张上的5个国际照明委员会(CIE)基本颜色中心区域,约1100对颜色色样,采用心理物理实验方法中的pass-fail,分别测得23名色觉正常的观察者对不同纸张不同颜色的辨色特性。分别对四个典型色差公式CIELAB,CIE94,CMC,CIEDE2000和CAM02系列CAM02-LCD,CAM02-SCD,CAM02-UCS三个色差公式进行STRESS性能因子的评价和优化,除CIELAB色差公式外,其他色差公式表明无明显差异。采用对明度加权因子kL进行优化后的计算结果表明,随着光泽度的增加,明度的影响权重在色差计算中有增加的趋势,但光泽度对整体色差阈值的计算影响不是很明显。

利用由对印刷样品恰可察觉小色差的辨色阈值实验得到的CIELAB 颜色空间中的视觉数据,对四个典型色差公式CIELAB、CMC、CIE94 和CIEDE2000 在辨色阈值水平上的色差预测性能进行测试和评价。不同色差公式计算的印刷样品不同颜色区域的恰可辨别小色差阈值不同, 色差公式CIELAB除在灰色区域色差阈值低于其余典型色差公式外, 在其他颜色区域均高于典型色差公式。对于原始形式(kL=kC=kH=1)的色差公式,CIEDE2000与人眼的视觉匹配程度最好; 采用对kC∶kH 进行优化后的CIEDE2000色差公式,色差预测性能在颜色空间均有不同程度的改善, 其中对灰色和高彩橙颜色区域的性能改善最大。

为了对阴极射线管(Cathode ray tube,CRT)显示器颜色恰可辨别的小色差阈值进行评价,在中性灰背景下,用编制的颜色匹配程序,在CRT显示器上随机产生颜色,分别调节程序中R、G、B通道的值,使匹配色与随机色达到视觉上的一致,进行颜色视觉匹配实验,测量CRT显示器上随机色和匹配色的L*a*b*值。用不同的色差公式对实验数据分别从明度、色调、饱和度进行比较分析,色差公式评价小色差的性能是CIEDE2000优于CMC(2:1)和CIEL*a*b*。在a*b*图上绘制实验颜色恰可辨别图。不同色差公式计算的CRT显示器恰可辨别小色差阈值不同。

利用由辨色阈值实验得到的CIELAB颜色空间中等明度a*-b*平面上的视觉数据,对四个典型色差公式CIELAB、CMC、CIE94和CIEDE2000在辨色阈值水平上的色差预测性能进行测试和评价,并采用性能因子PF/3来表示各色差公式的优劣。对于原始形式(kC=kH=1)的色差公式,CIEDE2000的色差预测性能最好,其次为CIE94和CMC,CIELAB最差。采用对kC和kH进行优化后的色差公式,CIEDE2000的色差预测性能依然最佳,其余三个色差公式的预测性能基本相同;除了CIELAB明显改善外,其他公式的色差预测性能只比原始形式略有提高。色差公式CIEDE2000在黄色和蓝色区域的色差预测性能表现优异,但在灰色、红色和绿色区域的预测性能仍有待进一步改进。