北大医学数字图像处理4.5图像的伪彩色处理

第四章图像增强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光片及云图的判读等处理中。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设原始黑白图像的灰度范围为0(,)fxyL≤≤用灰度等级把该灰度范围分为段：1k+k01230,,,,,0()()kklllllllL==黑，白映射每一段灰度成一种颜色，映射关系为1(,)((,);1,2,,)iiigxyclfxylik−=≤≤=这里为输出的伪色彩图像；为灰度在(,)gxyic[]1,iill−中时所映射成的彩色。经过这种映射处理后，原始黑白图像(,)fxy就变成了伪色彩图像。若原始图像(,)gxy(,)fxy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。k(,)gxyk1第四章图像增强例1、MATLAB中的灰度分层法彩色图像的实现%Grayslice灰度分层法彩色图像处理clc;I=imread('m83.tif');imshow(I);title('originalimage')X=grayslice(I,16);%GRAYSLICECreateindexedimagefromintensityimagebythresholding.%X=GRAYSLICE(I,N)thresholdstheintensityimageIusingthresholdvalues1/n,%2/n,...,(n-1)/n,returninganindexedimageinX.figure,imshow(X,hot(16));%HOT(M)returnsanM-by-3matrixcontainingahotcolormap.%HOT,Black-red-yellow-whitecolormap,byitself,isthesame%lengthasthecurrentcolormap.title('graysliceimage')4.5.2灰度变换法的彩色处理2第四章图像增强依据三基色原理：每一彩色由红、绿、蓝三基色适当按比例合成。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{}{}{},,RGBTTTiii,得到对应的红、绿、蓝三基色。然后，根据要求场合不同，利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）。利用变换法对黑白图像进行伪彩色处理表达式：{}{}{}(,)(,)(,)(,)(,)(,)RGBRxyTfxyGxyTfxyBxyTfxy=⎫⎪=⎬⎪=⎭其中(,)Rxy，Gx，(,)y(,)Bxy分别表示伪彩色中三基色分量的数值；(,)fxy为处理前图像的灰度值；T，T，T表示三基色与原灰度值RGB(,)fxy的变换关系。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，最后输出的伪彩色图像是按照原始黑白图像的频率分布形成的。空间频域处理的框图如下：3第四章图像增强1(,fx黑白)11RyGBfilterFFTFFTfilterFFTfilterFFT−−−→→⎯⎯→⎯⎯⎯→→→→⎯⎯→→→⎯⎯→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包括直方图均衡化、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：331112223311122233gfgfgfgggfffRRGGBBRGBRGBαβγαβγαβγαβγαβγαβγ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，，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。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，即使用一个两维滤波器对数据的每一个平面单独进行滤波。4第四章图像增强例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)filtersthemultidimensionalarrayAwiththemultidimensional%filterH.Acanbelogicaloritcanbeanonsparsenumericarrayofanyclassand%dimension.Theresult,B,hasthesamesizeandclassas％A.subplot(1,2,1),imshow(rgb);title('originalimage')subplot(1,2,2),imshow(rgb2);title('color-filteredimage')5第四章图像增强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,,,,,,,,,,,,gRngGngBnngggRGBRTfffGTfffBTffffffiRGBTTT⎫=⎪⎪=⎬⎪=⎪⎭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。6第四章图像增强7