基于matlab偽彩色圖像處理研究與實現

陳燕鳳

摘 要：圖像處理是一門很有價值的學科，在科學技術不斷發展的今天它的技術已趨于成熟。同時圖像之間的處理， 在實際應用中也顯的越來越重要。本文主要講述數字圖像處理中偽彩色處理，因為人眼對彩色的分辨能力遠遠大于黑白灰度分辨率，因此偽彩色處理能增強觀察者對圖像信息的檢測能力。

關鍵詞：偽彩色處理；直方圖均衡化；彩色圖像

一、引言

偽彩色處理是用彩色來代替像素灰度值的一種技術，因人眼對彩色的分辨率遠高于對灰度差的分辨率， 我們可用來識別灰度差較小的像素。灰度圖像中， 如果相鄰像素點的灰度相差不大， 人眼將無法從圖像中提取相應的信息， 因為人眼只能辨別一幅圖像中的四到五種灰度級，卻能辨別近千種的彩色， 為了揮發人眼對顏色的辨別能力，用不同的顏色代表不同的灰度，這樣將黑白圖像轉換為彩色圖像后， 人眼可以提取更多的信息量。

二、偽彩色圖像處理基本原理

偽彩色圖像處理是指基于一種指定的規則對灰度值賦以顏色的處理，主要應用于人目視觀察和解釋單幅圖像或序列圖像中的灰度級事件。由于人眼對彩色的分辨率遠高于對灰度差的分辨率，所以這種技術可用來識別灰度差較小的像素。這是一種視覺效果明顯而技術又不是很復雜的圖像增強技術。灰度圖像中，如果相鄰像素點的灰度相差不大，人眼將無法從圖像中提取相應的信息，因為人眼可以辨別幾千種色調和強度，而相比之下只能辨別幾十種灰度，這樣將黑白圖像轉換為彩色圖像后，人眼可以提取更多的信息量。偽彩色處理主要依靠三基色RGB混合出所需要的顏色，對規定的灰度級范圍做對應的RGB分量0-255色調變換即可使對應的灰度范圍變為彩色。例如R（X，Y）和G（X，Y）分量疊加可以得出Y（X，Y），調節R（X，Y）和G（X，Y）在0-255之間變化又可以得出不同強度的Y（X，Y）。

三、偽彩色圖像處理的方法與實現

1.真實景物圖像的像素逐個地映射為另一種顏色，使目標在原圖像中更突出

例如把景物映射成奇異彩色，比本色更引人注目，這樣適應人眼對顏色的靈敏度，提高鑒別能力，用遙感多光譜圖象處理成假彩色，以獲得更多信息。

實現方法：

其中Rg，Gg，Bg為處理后的偽彩色提徐昂的三基色分量；

Rf，Gf，Bf為原始圖像的三基色分量；

為彩色變換矩陣，根據需要選定。

下面圖是matlab實現，把藍色的花朵變成紅色的，綠葉顏色變暗，更突出花朵。

2.通過直方圖處理彩色圖像增強

直方圖均衡方法的基本思想是對在圖像中像素個數多的灰度級進行展寬，而對像素個數少的灰度級進行縮減，從而達到清晰圖像的目的。

用以改變圖像整體偏暗或整體偏亮，灰度層次不豐富的情況，將直方圖的分布變成均勻分布。

灰度直方圖可根據下列公式來進行計算： k=0，1，2，…L-1 其中L-1=255

公式中的nk為圖像中出現灰度為k的像素，n是圖像像素總數，而為頻數。

計算累積直方圖：，k=0，1，…L-1

取整擴展：

映射對應關系k→tk

統計新直方圖各灰度級tk的像素數目nk。

計算新的直方圖

利用matlab實現直方圖均衡化技術對圖像進行處理的函數格式為：

r=histeq（R）；

g=histeq（G）；

b=histeq（B）；

通過函數histeq將RGB各分量均衡化。

通過采取適當的增強處理可以將原本模糊不清甚至根本無法分辨的原始圖片處理成清晰的富含大量有用信息的可使用圖像。直方圖均衡化在一定程度上改善了圖像的對比差和灰度動態范圍，增強了圖像的可讀性，及分析性。

3.灰度到彩色的變換

將黑白圖像或者單色圖像的各個灰度級匹配到彩色空間中的一點，從而使單色圖像映射成彩色圖像。黑白圖像中不同的灰度級賦予不同的彩色

黑白圖像f（x，y）→R（x，y）；G（x，y）；B（x，y）

R（x，y）=fR[f（x，y）]

G（x，y）=fG[f（x，y）]

B（x，y）=fB[f（x，y）]

其中R（x，y）、G（x，y）、B（x，y）分別為偽彩色的中的三基色分量的數值；f（x，y）為處理前圖像的灰度值；fR，fG，fB（下轉第33頁）（上接第31頁）表示三基色與原灰度值f（x，y）的變換關系。不同的映射函數就能將灰度圖像轉化為不同的偽彩色圖像。

下面圖是matlab實現

（1）通過程序處理使得河流出現黃色，然后剩余部分的灰度和原始圖像相同

（2）輸入圖像的灰度值變成相應的彩色圖像

四、總結

通過matlab仿真，比較原圖和變換后的圖，顯而易見，通過偽彩色處理后比原圖更清晰，更突出主題。偽彩色處理方法不改變像素的幾何位置，而僅僅改變其顯示的顏色。它是一種很實用的圖像增強技術，主要用于提高人眼對圖像的分辨能力。這種處理可以用計算機來完成，也可以用專用硬件設備來實現。偽彩色圖像處理技術已經被廣泛應用于遙感和醫學圖像處理中，還適用于航攝、遙感圖片和云圖判讀、X光片等方面。

參考文獻：

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[4] 徐飛，施曉紅 .MATLAB應用圖像處理[M].西安電子科技大學出版社，2002

（作者單位：汕尾職業技術學院）