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)用前景和實際應(yīng)用價值的熱門研究課題。偽彩色處理的方法主要包括密度分割、空間域灰度級——彩色變換以及頻率域偽彩色增強。本文通過對偽彩色處理的概念和基本原理的闡述，詳細介紹了偽彩色處理技術(shù)的上述方法，并通過具體實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)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會正健步邁入信息化時代。在人類所接收到的全部信息中，70%以上是通過視覺得到的，人眼又對彩色變化遠比對灰度變化敏感。因此對數(shù)字圖像進行有效的處理變的十分重要。本文對偽彩色處理的概念及原理進行了簡要概述，并分析了其主要處理方法，最后通過具體實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。人眼對彩色的分辨能力遠遠高于對灰度的分辨能力，因此將灰度圖像轉(zhuǎn)化成彩色表示，就可以提高對圖像細節(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圖像細節(jié)的分辨能力，以達到圖像增強的目的。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二對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別的偽彩色。 偽彩色處理技術(shù)的實現(xiàn)方法有多種，如密度分層法、灰度級-彩色變換法、頻域濾波法等等。其中灰度級-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中最簡單的一種方法，它是對圖像亮度范圍進行分割，使一定亮度間隔對應(yīng)于某一類地物或幾類地物有利于圖像的增強，把黑白圖像的灰度級從0（黑）到M（白）分N個區(qū)間Li ，i=1，2，......N。給每個區(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單，但是變換出的彩色數(shù)目是有限的。

2.空間域灰度級——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)過這種方法處理之后的圖像視覺效果較好，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、藍三個變換器，然后再將三個變換器的不同輸出分別送到彩色顯象管的紅、綠、藍槍。由于同一灰度三個變換器對其實施變換的是不同的，相應(yīng)的三個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

這是一種在頻率域進行偽彩色處理的技術(shù)， 圖像增強是圖像處理中的一項任務(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。彩色增強是一種常用的圖像增強方法， 分為假彩色增強和偽彩色增強。將一幅彩色圖像映射為另一幅彩色圖像的增強方法稱為假彩色增強， 而將一幅灰度圖像映射為一幅彩色圖像的增強方式稱為偽彩色增強。

二、偽彩色在圖形圖像處理中的具體應(yīng)用

在日常生活中，灰度圖像對于視覺的觀測上對區(qū)域的區(qū)分不是非常明顯，例如某個圖片中模糊的細節(jié)，或某個環(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就顯得尤為必要。針對以上對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=0時為純藍色，灰度級的1/2處即f=L/2時為純綠色，灰度級處即f=L時為純紅色，其他灰度值為所對應(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。通過對偽彩色處理技術(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，并通過具體實例對其中兩種處理方法進行了分析。其中采用密度分割法雖然簡單、直接，但是進行處理之后的圖像不僅顏色生硬而且會出現(xiàn)分割誤差；而采用灰度級-彩色變換進行處理每個像素只經(jīng)過一個變換對應(yīng)到某一種顏色，這種方法較密度分割法會更常用，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，其在圖形圖像中的應(yīng)用將更為廣泛。

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