颜色空间也称彩色模型和彩色空间，它的用途是在某些标准下用通常可接受的方式对颜色加以说明，本质上，颜色空间是坐标系统和子空间的阐述，其中每种颜色都由单个点表示。目前采用的大多数颜色空间都是面向硬件或面向应用的，从提出到现在已经有上百种，大部分只是局部的改变或专用于某一领域，在反射率重建方面，较为常用的颜色空间主要有RGB空间、CIE XYZ颜色空间、Lab颜色空间以及HSV颜色空间这几种，下面将详细介绍。

       RGB颜色空间以R(Red:红)、G(Green:绿)、B(Blue:蓝)三种基本色为基础，进行不同程度的叠加，产生丰富而广泛的颜色，所以俗称三基色模式。在大自然中有无穷多种不同的颜色，而人眼只能分辨有限种不同的颜色，RGB模式可表示一千六百多万种不同的颜色，在人眼看来它非常接近大自然的颜色，故又称为自然色彩模式。红绿蓝代表可见光谱中的三种基本颜色或称为三原色，每一种颜色按其亮度的不同分为256个等级。当色光三原色重叠时，由于不同的混色比例能产生各种中间色。

        颜色的感觉是由于三种原色光刺激的综合结果。在红、绿，蓝三原色系统中，红。绿、蓝的刺激量分别以R、G、B表示，形成RGB彩色模型。由于从实际光谱中选定的红、绿、蓝三原色光不可能调配出存在于自然界的所有色彩，所以，国际照明委员会（International Commission on Illumination，CIE）为了从理论上来匹配一切色彩并以非负值表示颜色，在1931年从理论上假设了并不存在于自然界的三种原色，即理论三原色XYZ，相应的形成了XYZ颜色空间。XYZ三刺激值是由RGB彩色空间线性变换转换得到，变换后的空间就是CIE XYZ彩色空间，相当于使用匹配颜色的XYZ基底来代替RGB基底来表示颜色，如图所示，其中x和y两维定义颜色，第3维定义亮度。

       Lab颜色模型基于人对颜色的感觉，其数值描述正常视力的人能够看到的所有颜色。因为 Lab描述的是颜色的显示方式，而不是设备（如显示器、桌面打印机或数码相机）生成颜色所需的特定色料的数量，所以Lab被视为与设备无关的颜色模型。Lab色彩模型是由亮度（L）和有关色彩的a、b三个要素组成，L表示亮度，a表示从洋红色至绿色的范围，b表示从黄色至蓝色的范围。L的值域由0到100，L=50时，就相当于50%的黑色；a和b的值域都是由+127至-128，其中当a=+127时颜色为红色，当a渐渐过渡到-128时变成绿色；同样原理，当b=+127是黄色，b=-128是蓝色，所有的颜色就以这三个值交互变化所组成，其空间如图所示。

         HSV（Hue，Saturation，Value）是根据颜色的直观特性由A. R. Smith在1978年创建的一种颜色空间, 也称六角锥体模型，HSV即色相H（Hue）、饱和度S（Saturation）、明度V（Value）。色相是色彩的基本属性，就是平常说的颜色的名称，如红色、黄色等，H由绕V轴的旋转角给定，红色对应于角度0°，绿色对应于角度120°，蓝色对应于角度240°，每一种颜色和它的补色相差180°；饱和度（S）是指色彩的纯度，越高色彩越纯，低则逐渐变灰；明度（V），颜色明亮的程度，明度值与发光体的光亮度有关。圆锥的顶点处，V=0，代表黑色，圆锥的顶面中心处V=1，S=0，代表白色，其空间模型如图所示。