图像的伪彩色处理[3]

§4.5 图像的伪彩色处理[3]
前面讨论的均是单色图像的增强处理。

由于人眼只能区分出由黑到白的十多种到二十多种不同的灰度级，而人眼对彩色的分辨可以达到几百种甚至上千种。

所谓伪彩色处理，就是将图像中的黑白灰度级变成不同的彩色，如果分层越多，人眼所能提取的信息也多，从而达到图像增强的效果。

这是一种视觉效果明显，又不太复杂的图像增强技术。

伪色彩图像处理技术不仅适用于航空摄影和遥感图片，也可用于x 光片及云图的判读方面。

可以用pc 机去做，也可用硬件设备来实现。

4.5.1 灰度分层法伪彩色处理
let 原始黑白图像的灰度范围为
0(,)f x y L ≤≤
用灰度等级把该灰度范围分为段：
1k +k 01230,,,,, 0() ()k k l l l l l l l L == 黑，白
映射每一段灰度成一种颜色，映射关系为
1(,) ((,); 1,2,,)i i i g x y c l f x y l i k −=≤≤=
这里为输出的伪色彩图像；为灰度在(,)g x y i c []1,i i l l −中时所映射成的
彩色。

经过这种映射处理后，原始黑白图像就变成了伪色彩图像。

若原始图像的灰度分布遍及上述个灰度段，则伪彩色图
像就具有种彩色。

(,)f x y (,)g x y (,)f x y k (,)g x y k
例、MATLAB中的灰度分层法彩色图像的实现
% Gray slice 灰度分层法彩色图像处理
clc;
% I=imread('nego4024.tif');
% I=imread('moon.tif');
I=imread('m83.tif');
imshow(I);
title('original image')
X=grayslice(I,16);
% GRAYSLICE Create indexed image from intensity image by thresholding. % X=GRAYSLICE(I,N) thresholds the intensity image I using
% threshold values 1/n, 2/n, ..., (n-1)/n, returning an indexed
% image in X.
figure,imshow(X,hot(16));
% HOT(M) returns an M-by-3 matrix containing a "hot" colormap.
% HOT, Black-red-yellow-white color map,by itself, is the same
% length as the current colormap.
title('gray slice image')
4.5.2 灰度变换法的彩色处理
依据三基色原理：每一彩色由红、绿、蓝三基色适当按比例合成。

利用变换法对黑白图像进行伪彩色处理表达式：
{}{}{}(,)(,)(,)(,)(,)(,)R G B R x y T f x y G x y T f x y B x y T f x y =⎫
⎪
=⎬
⎪=⎭
其中(,)R x y ，，(,)G x y (,)B x y 分别表示伪彩色中三基色分量的数值；为处理前图像的灰度值；，，表示三基色与原灰度值的变换关系。

(,)f x y R T G T B T (,)f x y 所以，变换法的实现过程：对输入图像的灰度值实行三种独立的变换
{}{}{},,R G B T T T i i i ,得到对应的红、绿、蓝三基色。

然后，根据要求场合不同，
可以用这三基色量对应的电平值控制图像显示器的红、绿、蓝三色电子枪，得到伪彩色图像的显示输出；or 用三基色值对应的电平值作为彩色硬拷贝机的三基色输入，得到伪彩色图像的硬拷贝（如彩色胶片、或彩色照片）。

4.5.3 频域伪彩色处理
在频域伪彩色处理中，伪彩色图像的彩色取决于黑白图像的空间频率。

据此，可将原始图像（黑白）中我们感兴趣的空间频率成分以某种特定的彩色来表示。

设计三种不同滤波功能的滤波器，对原始黑白图像进行滤波，三个滤波器的输出经过适当处理，作为彩色输出设备的红、绿、蓝三基色输入，最后输出按原始黑白图像的频率分布形成的伪彩色图像。

空间频域处理的框图
1(,)11R
f x ⎯⎯黑白
y G B filter FFT FFT filter FFT filter FFT −−−→
→⎯⎯→
⎯→→→
→⎯⎯→→
→
⎯⎯→
低通
带通
快速傅氏
变换
高通
附加处理附加处理彩色输出附加处理其中附加处理指直方图均衡化、反转等。

4.5.4 彩色图像的伪彩色处理
在某些场合下，需要把自然彩色图像变成伪彩色图像。

处理形式为：
3
3
1
11222331
1122233g f g f g f g g g f f f R R G G B B R G B R G B αβγαβγαβγαβγαβγαβγ⎡⎤⎡⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
⎣⎦⎡⎤
⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎣
⎦
，，为处理后的伪彩色图像的三基色分量；，，为原始图像的三基色分量；为彩色变换矩阵，根据需要选定。

用途：⒈ 为了引起特殊关注，把自然彩色图像变成伪彩色图像； ⒉ 为了突出某些图像细节内容，可把其变成人眼敏感的彩色。

4.5.5 多光谱图像的伪彩色处理――遥感学中常用
多光谱图像就是用不同波段的光束形成同一物体的图像。

利用多光谱图像直接的配合分析，可以较方便地区分我们感兴趣景物信息。

经常采用一种技术是伪彩色合成，即将同一景物的多光谱图像合成为一幅图像，所合成的图像一般采用伪彩色图像的形式输出。

多光谱的伪彩色处理，可用下式表示：
{}{}{}12121212,,,,,,,,,,,,g R n g G n g B n n g g g R G B R T f f f G T f f f B T f f f f f f i R G B T T T ⎫
=⎪⎪
=⎬
⎪
=⎪⎭
为景物第波段的图像；
，，分别为所形成的伪彩色图像红、绿、蓝三基色分量；，，分别为红、绿、蓝三基色变换关系。

MATLAB 函数imfilter 对一幅真彩色（三维数据）图像使用二维滤波器进行滤波，相当于使用一个两维滤波器对数据的每一个平面单独进行滤波。

例2、使用均值滤波器对真彩图像的每一个颜色平面进行滤波[2]。

rgb=imread('peppers.png'); h=ones(5,5)/25; rgb2=imfilter(rgb,h);
％ B = IMFILTER(A,H) filters the multidimensional array A with the
％ multidimensional filter H. A can be logical or it can be a nonsparse numeric ％ array of any class and dimension. The result, B, has the same size and class as ％ A.
subplot(1,2,1),imshow(rgb); title('original image')
subplot(1,2,2),imshow(rgb2); title('color-filtered image')。