基于matlab伪彩色图像处理研究与实现

陈燕凤

摘 要：图像处理是一门很有价值的学科，在科学技术不断发展的今天它的技术已趋于成熟。同时图像之间的处理， 在实际应用中也显的越来越重要。本文主要讲述数字图像处理中伪彩色处理，因为人眼对彩色的分辨能力远远大于黑白灰度分辨率，因此伪彩色处理能增强观察者对图像信息的检测能力。

关键词：伪彩色处理；直方图均衡化；彩色图像

一、引言

伪彩色处理是用彩色来代替像素灰度值的一种技术，因人眼对彩色的分辨率远高于对灰度差的分辨率， 我们可用来识别灰度差较小的像素。灰度图像中， 如果相邻像素点的灰度相差不大， 人眼将无法从图像中提取相应的信息， 因为人眼只能辨别一幅图像中的四到五种灰度级，却能辨别近千种的彩色， 为了挥发人眼对颜色的辨别能力，用不同的颜色代表不同的灰度，这样将黑白图像转换为彩色图像后， 人眼可以提取更多的信息量。

二、伪彩色图像处理基本原理

伪彩色图像处理是指基于一种指定的规则对灰度值赋以颜色的处理，主要应用于人目视观察和解释单幅图像或序列图像中的灰度级事件。由于人眼对彩色的分辨率远高于对灰度差的分辨率，所以这种技术可用来识别灰度差较小的像素。这是一种视觉效果明显而技术又不是很复杂的图像增强技术。灰度图像中，如果相邻像素点的灰度相差不大，人眼将无法从图像中提取相应的信息，因为人眼可以辨别几千种色调和强度，而相比之下只能辨别几十种灰度，这样将黑白图像转换为彩色图像后，人眼可以提取更多的信息量。伪彩色处理主要依靠三基色RGB混合出所需要的颜色，对规定的灰度级范围做对应的RGB分量0-255色调变换即可使对应的灰度范围变为彩色。例如R（X，Y）和G（X，Y）分量叠加可以得出Y（X，Y），调节R（X，Y）和G（X，Y）在0-255之间变化又可以得出不同强度的Y（X，Y）。

三、伪彩色图像处理的方法与实现

1.真实景物图像的像素逐个地映射为另一种颜色，使目标在原图像中更突出

例如把景物映射成奇异彩色，比本色更引人注目，这样适应人眼对颜色的灵敏度，提高鉴别能力，用遥感多光谱图象处理成假彩色，以获得更多信息。

实现方法：

其中Rg，Gg，Bg为处理后的伪彩色提徐昂的三基色分量；

Rf，Gf，Bf为原始图像的三基色分量；

为彩色变换矩阵，根据需要选定。

下面图是matlab实现，把蓝色的花朵变成红色的，绿叶颜色变暗，更突出花朵。

2.通过直方图处理彩色图像增强

直方图均衡方法的基本思想是对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减，从而达到清晰图像的目的。

用以改变图像整体偏暗或整体偏亮，灰度层次不丰富的情况，将直方图的分布变成均匀分布。

灰度直方图可根据下列公式来进行计算： k=0，1，2，…L-1 其中L-1=255

公式中的nk为图像中出现灰度为k的像素，n是图像像素总数，而为频数。

计算累积直方图：，k=0，1，…L-1

取整扩展：

映射对应关系k→tk

统计新直方图各灰度级tk的像素数目nk。

计算新的直方图

利用matlab实现直方图均衡化技术对图像进行处理的函数格式为：

r=histeq（R）；

g=histeq（G）；

b=histeq（B）；

通过函数histeq将RGB各分量均衡化。

通过采取适当的增强处理可以将原本模糊不清甚至根本无法分辨的原始图片处理成清晰的富含大量有用信息的可使用图像。直方图均衡化在一定程度上改善了图像的对比差和灰度动态范围，增强了图像的可读性，及分析性。

3.灰度到彩色的变换

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。黑白图像中不同的灰度级赋予不同的彩色

黑白图像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）分别为伪彩色的中的三基色分量的数值；f（x，y）为处理前图像的灰度值；fR，fG，fB（下转第33页）（上接第31页）表示三基色与原灰度值f（x，y）的变换关系。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。

下面图是matlab实现

（1）通过程序处理使得河流出现黄色，然后剩余部分的灰度和原始图像相同

（2）输入图像的灰度值变成相应的彩色图像

四、总结

通过matlab仿真，比较原图和变换后的图，显而易见，通过伪彩色处理后比原图更清晰，更突出主题。伪彩色处理方法不改变像素的几何位置，而仅仅改变其显示的颜色。它是一种很实用的图像增强技术，主要用于提高人眼对图像的分辨能力。这种处理可以用计算机来完成，也可以用专用硬件设备来实现。伪彩色图像处理技术已经被广泛应用于遥感和医学图像处理中，还适用于航摄、遥感图片和云图判读、X光片等方面。

参考文献：

[1]肖赛男，雷婷.论伪彩色图像处理技术及方法[J].电子制作，2012（12）

[2] 陈守刚.基于直方图均衡化的彩色图像增强研究[J].重庆三峡学院学报，2011（03）

[3] 冈萨雷斯.数字图像处理 [M].电子工业出版社，2008

[4] 徐飞，施晓红 .MATLAB应用图像处理[M].西安电子科技大学出版社，2002

（作者单位：汕尾职业技术学院）