基于matlab偽彩色圖像處理研究與實(shí)現(xiàn)

陳燕鳳

摘 要：圖像處理是一門很有價(jià)值的學(xué)科，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天它的技術(shù)已趨于成熟。同時(shí)圖像之間的處理， 在實(shí)際應(yīng)用中也顯的越來越重要。本文主要講述數(shù)字圖像處理中偽彩色處理，因?yàn)槿搜蹖?duì)彩色的分辨能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于黑白灰度分辨率，因此偽彩色處理能增強(qiáng)觀察者對(duì)圖像信息的檢測(cè)能力。

關(guān)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(shù)，因人眼對(duì)彩色的分辨率遠(yuǎn)高于對(duì)灰度差的分辨率， 我們可用來識(shí)別灰度差較小的像素。灰度圖像中， 如果相鄰像素點(diǎn)的灰度相差不大， 人眼將無法從圖像中提取相應(yīng)的信息， 因?yàn)槿搜壑荒鼙鎰e一幅圖像中的四到五種灰度級(jí)，卻能辨別近千種的彩色， 為了揮發(fā)人眼對(duì)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(zhuǎn)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(guī)則對(duì)灰度值賦以顏色的處理，主要應(yīng)用于人目視觀察和解釋單幅圖像或序列圖像中的灰度級(jí)事件。由于人眼對(duì)彩色的分辨率遠(yuǎn)高于對(duì)灰度差的分辨率，所以這種技術(shù)可用來識(shí)別灰度差較小的像素。這是一種視覺效果明顯而技術(shù)又不是很復(fù)雜的圖像增強(qiáng)技術(shù)。灰度圖像中，如果相鄰像素點(diǎn)的灰度相差不大，人眼將無法從圖像中提取相應(yīng)的信息，因?yàn)槿搜劭梢员鎰e幾千種色調(diào)和強(qiáng)度，而相比之下只能辨別幾十種灰度，這樣將黑白圖像轉(zhuǎn)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(duì)規(guī)定的灰度級(jí)范圍做對(duì)應(yīng)的RGB分量0-255色調(diào)變換即可使對(duì)應(yīng)的灰度范圍變?yōu)椴噬＠鏡（X，Y）和G（X，Y）分量疊加可以得出Y（X，Y），調(diào)節(jié)R（X，Y）和G（X，Y）在0-255之間變化又可以得出不同強(qiáng)度的Y（X，Y）。

三、偽彩色圖像處理的方法與實(shí)現(xiàn)

1.真實(shí)景物圖像的像素逐個(gè)地映射為另一種顏色，使目標(biāo)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(yīng)人眼對(duì)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(shí)現(xiàn)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(jù)需要選定。

下面圖是matlab實(shí)現(xiàn)，把藍(lán)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(qiáng)

直方圖均衡方法的基本思想是對(duì)在圖像中像素個(gè)數(shù)多的灰度級(jí)進(jìn)行展寬，而對(duì)像素個(gè)數(shù)少的灰度級(jí)進(jìn)行縮減，從而達(dá)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(jù)下列公式來進(jìn)行計(jì)算： k=0，1，2，…L-1 其中L-1=255

公式中的nk為圖像中出現(xiàn)灰度為k的像素，n是圖像像素總數(shù)，而為頻數(shù)。

計(jì)算累積直方圖：，k=0，1，…L-1

取整擴(kuò)展：

映射對(duì)應(yīng)關(guān)系k→tk

統(tǒng)計(jì)新直方圖各灰度級(jí)tk的像素?cái)?shù)目nk。

計(jì)算新的直方圖

利用matlab實(shí)現(xiàn)直方圖均衡化技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理的函數(shù)格式為：

r=histeq（R）；

g=histeq（G）；

b=histeq（B）；

通過函數(shù)histeq將RGB各分量均衡化。

通過采取適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)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(duì)比差和灰度動(dòng)態(tài)范圍，增強(qiáng)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(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。黑白圖像中不同的灰度級(jí)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(shù)值；f（x，y）為處理前圖像的灰度值；fR，fG，fB（下轉(zhuǎn)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(guān)系。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。

下面圖是matlab實(shí)現(xiàn)

（1）通過程序處理使得河流出現(xiàn)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(yīng)的彩色圖像

四、總結(jié)

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(shí)用的圖像增強(qiáng)技術(shù)，主要用于提高人眼對(duì)圖像的分辨能力。這種處理可以用計(jì)算機(jī)來完成，也可以用專用硬件設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。偽彩色圖像處理技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于遙感和醫(yī)學(xué)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。

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（作者單位：汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院）