伪彩色在图形图像处理中的应用

彭星星+张梅

【摘要】图形图像的伪彩色处理是目前图形图像处理领域中具有广阔应用前景和实际应用价值的热门研究课题。伪彩色处理的方法主要包括密度分割、空间域灰度级——彩色变换以及频率域伪彩色增强。本文通过对伪彩色处理的概念和基本原理的阐述，详细介绍了伪彩色处理技术的上述方法，并通过具体实例分析伪彩色在图形图像中的应用。

【关键词】伪彩色；图形图像处理；应用

随着微电子技术、计算机技术、现代通信技术的飞速发展，人类社会正健步迈入信息化时代。在人类所接收到的全部信息中，70%以上是通过视觉得到的，人眼又对彩色变化远比对灰度变化敏感。因此对数字图像进行有效的处理变的十分重要。本文对伪彩色处理的概念及原理进行了简要概述，并分析了其主要处理方法，最后通过具体实例分析伪彩色在图形图像中的应用。

一、伪彩色处理概述

（一）伪彩色处理及其原理

所谓伪彩色处理就是将黑白图像转化为彩色图像，或者是将单色图像变换成给定彩色分布图像。人眼对彩色的分辨能力远远高于对灰度的分辨能力，因此将灰度图像转化成彩色表示，就可以提高对图像细节的辨别力。所以，伪彩色处理的主要目的是为了提高人眼对图像细节的分辨能力，以达到图像增强的目的。伪彩色处理的基本原理是将黑白图像或者单色图像的各个灰度级匹配到彩色空间中的一点，从而使单色图像映射成彩色图像二对黑白图像中不同的灰度赋予不同的彩色。

设f（x，y）为一幅黑白图像，R（x，y），G（x， y），B（x， y）为f （ x， y） 映射到RGB空间的3个颜色分量。值得注意的是，伪彩色虽然能将黑白灰度转化为彩色，但这种彩色并不是真正表现图像的原始颜色，而仅仅是一种便于识别的伪彩色。 伪彩色处理技术的实现方法有多种，如密度分层法、灰度级-彩色变换法、频域滤波法等等。其中灰度级-彩色变换伪彩色处理技术可以将灰度图像变为具有多种颜色渐变的连续彩色图像。

（二）伪彩色处理方法

伪彩色处理方法主要包括如下几种：

1.密度分割法

密度分割法是伪彩色增强中最简单的一种方法，它是对图像亮度范围进行分割，使一定亮度间隔对应于某一类地物或几类地物有利于图像的增强，把黑白图像的灰度级从0（黑）到M（白）分N个区间Li ，i=1，2，......N。给每个区间Li指定一种彩色Ci，这样，便可以把一幅灰度图像变成一幅伪彩色图像。这种方法比较直观简单，但是变换出的彩色数目是有限的。

2.空间域灰度级——彩色变换

这种伪彩色处理技术可以将黑白灰度图像变为具有多种颜色渐变的连续彩色图像。 经过这种方法处理之后的图像视觉效果较好，该方法是先将黑白灰度图像送入具有不同变换特性的红、绿、蓝三个变换器，然后再将三个变换器的不同输出分别送到彩色显象管的红、绿、蓝枪。由于同一灰度三个变换器对其实施变换的是不同的，相應的三个变换器的输出也有所不同，因此在彩色显象管里合成某一种颜色。

3.频率域伪彩色增强

这是一种在频率域进行伪彩色处理的技术， 图像增强是图像处理中的一项任务， 目的是有选择性地突出图像中主要的、所感兴趣的有用信息， 压制、降低次要信息或干扰。彩色增强是一种常用的图像增强方法， 分为假彩色增强和伪彩色增强。将一幅彩色图像映射为另一幅彩色图像的增强方法称为假彩色增强， 而将一幅灰度图像映射为一幅彩色图像的增强方式称为伪彩色增强。

二、伪彩色在图形图像处理中的具体应用

在日常生活中，灰度图像对于视觉的观测上对区域的区分不是非常明显，例如某个图片中模糊的细节，或某个环境中温度较高的区域，因此，将它们从灰度图像中突显出来就显得尤为必要。针对以上对伪彩色处理及其方法的阐述，此处将具体分析其中两种图形图像的处理方法的应用。

（一）密度分割法处理

其中，Tr、Tg、Tb为某种灰度级与三基色的映射函数，给定不同的映射函数就能将灰度图像转化为不同的伪彩色图像。经灰度变换后的灰度-彩色关系为：在灰度f=0时为纯蓝色，灰度级的1/2处即f=L/2时为纯绿色，灰度级处即f=L时为纯红色，其他灰度值为所对应的三基色RGB的各种组合。

三、结论

伪彩色处理技术广泛应用于遥感、医学等图像处理当中。通过对伪彩色处理技术的概念及原理的介绍，阐述了其在图形图像中的主要处理方法，并通过具体实例对其中两种处理方法进行了分析。其中采用密度分割法虽然简单、直接，但是进行处理之后的图像不仅颜色生硬而且会出现分割误差；而采用灰度级-彩色变换进行处理每个像素只经过一个变换对应到某一种颜色，这种方法较密度分割法会更常用，其中变换函数的形状可以确定色彩数目的含量，根据定义不同的变换函数所得到的图像一定是色彩丰富的。鉴于伪色彩处理技术的特点，其在图形图像中的应用将更为广泛。

参考文献：

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