偽彩色在圖形圖像處理中的應(yīng)用

彭星星+張梅

【摘要】圖形圖像的偽彩色處理是目前圖形圖像處理領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的熱門(mén)研究課題。偽彩色處理的方法主要包括密度分割、空間域灰度級(jí)——彩色變換以及頻率域偽彩色增強(qiáng)。本文通過(guò)對(duì)偽彩色處理的概念和基本原理的闡述，詳細(xì)介紹了偽彩色處理技術(shù)的上述方法，并通過(guò)具體實(shí)例分析偽彩色在圖形圖像中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】偽彩色；圖形圖像處理；應(yīng)用

隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)正健步邁入信息化時(shí)代。在人類(lèi)所接收到的全部信息中，70%以上是通過(guò)視覺(jué)得到的，人眼又對(duì)彩色變化遠(yuǎn)比對(duì)灰度變化敏感。因此對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行有效的處理變的十分重要。本文對(duì)偽彩色處理的概念及原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，并分析了其主要處理方法，最后通過(guò)具體實(shí)例分析偽彩色在圖形圖像中的應(yīng)用。

一、偽彩色處理概述

（一）偽彩色處理及其原理

所謂偽彩色處理就是將黑白圖像轉(zhuǎn)化為彩色圖像，或者是將單色圖像變換成給定彩色分布圖像。人眼對(duì)彩色的分辨能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)灰度的分辨能力，因此將灰度圖像轉(zhuǎn)化成彩色表示，就可以提高對(duì)圖像細(xì)節(jié)的辨別力。所以，偽彩色處理的主要目的是為了提高人眼對(duì)圖像細(xì)節(jié)的分辨能力，以達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。偽彩色處理的基本原理是將黑白圖像或者單色圖像的各個(gè)灰度級(jí)匹配到彩色空間中的一點(diǎn)，從而使單色圖像映射成彩色圖像二對(duì)黑白圖像中不同的灰度賦予不同的彩色。

設(shè)f（x，y）為一幅黑白圖像，R（x，y），G（x， y），B（x， y）為f （ x， y） 映射到RGB空間的3個(gè)顏色分量。值得注意的是，偽彩色雖然能將黑白灰度轉(zhuǎn)化為彩色，但這種彩色并不是真正表現(xiàn)圖像的原始顏色，而僅僅是一種便于識(shí)別的偽彩色。 偽彩色處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法有多種，如密度分層法、灰度級(jí)-彩色變換法、頻域?yàn)V波法等等。其中灰度級(jí)-彩色變換偽彩色處理技術(shù)可以將灰度圖像變?yōu)榫哂卸喾N顏色漸變的連續(xù)彩色圖像。

（二）偽彩色處理方法

偽彩色處理方法主要包括如下幾種：

1.密度分割法

密度分割法是偽彩色增強(qiáng)中最簡(jiǎn)單的一種方法，它是對(duì)圖像亮度范圍進(jìn)行分割，使一定亮度間隔對(duì)應(yīng)于某一類(lèi)地物或幾類(lèi)地物有利于圖像的增強(qiáng)，把黑白圖像的灰度級(jí)從0（黑）到M（白）分N個(gè)區(qū)間Li ，i=1，2，......N。給每個(gè)區(qū)間Li指定一種彩色Ci，這樣，便可以把一幅灰度圖像變成一幅偽彩色圖像。這種方法比較直觀簡(jiǎn)單，但是變換出的彩色數(shù)目是有限的。

2.空間域灰度級(jí)——彩色變換

這種偽彩色處理技術(shù)可以將黑白灰度圖像變?yōu)榫哂卸喾N顏色漸變的連續(xù)彩色圖像。 經(jīng)過(guò)這種方法處理之后的圖像視覺(jué)效果較好，該方法是先將黑白灰度圖像送入具有不同變換特性的紅、綠、藍(lán)三個(gè)變換器，然后再將三個(gè)變換器的不同輸出分別送到彩色顯象管的紅、綠、藍(lán)槍。由于同一灰度三個(gè)變換器對(duì)其實(shí)施變換的是不同的，相應(yīng)的三個(gè)變換器的輸出也有所不同，因此在彩色顯象管里合成某一種顏色。

3.頻率域偽彩色增強(qiáng)

這是一種在頻率域進(jìn)行偽彩色處理的技術(shù)， 圖像增強(qiáng)是圖像處理中的一項(xiàng)任務(wù)， 目的是有選擇性地突出圖像中主要的、所感興趣的有用信息， 壓制、降低次要信息或干擾。彩色增強(qiáng)是一種常用的圖像增強(qiáng)方法， 分為假彩色增強(qiáng)和偽彩色增強(qiáng)。將一幅彩色圖像映射為另一幅彩色圖像的增強(qiáng)方法稱(chēng)為假彩色增強(qiáng)， 而將一幅灰度圖像映射為一幅彩色圖像的增強(qiáng)方式稱(chēng)為偽彩色增強(qiáng)。

二、偽彩色在圖形圖像處理中的具體應(yīng)用

在日常生活中，灰度圖像對(duì)于視覺(jué)的觀測(cè)上對(duì)區(qū)域的區(qū)分不是非常明顯，例如某個(gè)圖片中模糊的細(xì)節(jié)，或某個(gè)環(huán)境中溫度較高的區(qū)域，因此，將它們從灰度圖像中突顯出來(lái)就顯得尤為必要。針對(duì)以上對(duì)偽彩色處理及其方法的闡述，此處將具體分析其中兩種圖形圖像的處理方法的應(yīng)用。

（一）密度分割法處理

其中，Tr、Tg、Tb為某種灰度級(jí)與三基色的映射函數(shù)，給定不同的映射函數(shù)就能將灰度圖像轉(zhuǎn)化為不同的偽彩色圖像。經(jīng)灰度變換后的灰度-彩色關(guān)系為：在灰度f(wàn)=0時(shí)為純藍(lán)色，灰度級(jí)的1/2處即f=L/2時(shí)為純綠色，灰度級(jí)處即f=L時(shí)為純紅色，其他灰度值為所對(duì)應(yīng)的三基色RGB的各種組合。

三、結(jié)論

偽彩色處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于遙感、醫(yī)學(xué)等圖像處理當(dāng)中。通過(guò)對(duì)偽彩色處理技術(shù)的概念及原理的介紹，闡述了其在圖形圖像中的主要處理方法，并通過(guò)具體實(shí)例對(duì)其中兩種處理方法進(jìn)行了分析。其中采用密度分割法雖然簡(jiǎn)單、直接，但是進(jìn)行處理之后的圖像不僅顏色生硬而且會(huì)出現(xiàn)分割誤差；而采用灰度級(jí)-彩色變換進(jìn)行處理每個(gè)像素只經(jīng)過(guò)一個(gè)變換對(duì)應(yīng)到某一種顏色，這種方法較密度分割法會(huì)更常用，其中變換函數(shù)的形狀可以確定色彩數(shù)目的含量，根據(jù)定義不同的變換函數(shù)所得到的圖像一定是色彩豐富的。鑒于偽色彩處理技術(shù)的特點(diǎn)，其在圖形圖像中的應(yīng)用將更為廣泛。

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