基于MATLAB的圖像偽彩色處理.doc

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1、.圖像偽彩色處理近幾年來,隨著多媒體技術(shù)和因特網(wǎng)的迅速發(fā)展和普及,數(shù)字圖像處理技術(shù)受到了前所未有的廣泛重視,出現(xiàn)了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。最顯著的是數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)從工業(yè)領(lǐng)域、實(shí)驗(yàn)室走入了商業(yè)領(lǐng)域及辦公室,甚至走入了人們的日常生活。由于彩色圖像提供了比灰度圖像更為豐富的信息,因此彩色圖像處理正受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。偽彩色處理是根據(jù)特定的準(zhǔn)則對(duì)灰度值賦以彩色的處理。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

2、術(shù)?；叶葓D像中，如果相鄰像素點(diǎn)的灰度相差大，人眼將無法從圖像中提取相應(yīng)的信息，因?yàn)槿搜鄯直婊叶鹊哪芰懿?，一般只有幾十個(gè)數(shù)量級(jí)，但是人眼對(duì)彩色信號(hào)的分辨率卻很強(qiáng)，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。同時(shí)MATLAB技術(shù)對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像處理是一種非常有效的實(shí)用工具。1.引言進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會(huì)正健步邁入信息化時(shí)代。在人類所接收到的全部信息中，70%以上的通過視覺得到的。因此對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行有效地處理變換十分重要，而且彩

3、色圖像占很大的比例，所以，對(duì)彩色圖像的處理顯得尤為重要。其中偽彩色處理技術(shù)就是一項(xiàng)很重要的圖像處理技術(shù)。偽彩色處理是指將黑白圖像轉(zhuǎn)化為彩色圖像，或者是將單色圖像變換成給定彩色分布的圖像。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)?；叶葓D像中，如果相鄰像素點(diǎn)的灰度相差大，人眼將無法從圖像中提取相應(yīng)的信息，因?yàn)槿搜鄯直婊叶鹊哪芰懿?，一般只有幾十個(gè)數(shù)量級(jí)，但是人眼對(duì)彩色信號(hào)的分辨率卻很強(qiáng)，這樣將黑白圖像轉(zhuǎn)換

4、為彩色圖像后，人眼就可以提高對(duì)圖像細(xì)節(jié)的辨別力，提取更多的信息量。因此，偽彩色處理的主要目的是為了提高人眼對(duì)圖像的細(xì)節(jié)的分辨能力，以達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。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，適用于航攝、遙感圖片和云圖判讀、X光片等方面?；驹硎菍⒑诎讏D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。Word資料.2.算法設(shè)f(x，y)為一副黑白圖像，R(x，y)，G(x，y)，B(x，y)為f(x，y)映射到

5、RGB空間的三個(gè)顏色分量，則偽彩色處理可以表示為：給定不同的映射函數(shù)就能將灰度圖像轉(zhuǎn)化為不同的偽彩色圖像。需要注意的是，偽彩色雖然能將黑白灰度轉(zhuǎn)化為彩色，但這種彩色并不是真正表現(xiàn)圖像的原始顏色，而僅僅是一種便于識(shí)別的偽彩色。在實(shí)際應(yīng)用中，通常是為了提高圖像分辨率而進(jìn)行偽彩色處理，所以應(yīng)采用分辨效果最好的映射函數(shù)。偽彩色處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法有多種，如灰度分層法、灰度級(jí)-彩色變換法、頻域?yàn)V波法等等。A.密度分層法①理論基礎(chǔ)及公式推導(dǎo)密度分層法是把灰度圖像的灰度級(jí)從0（黑）到M0（白）分成N個(gè)區(qū)間Ii(i

6、=1，2，…，N),給每個(gè)區(qū)間Ii指定一種彩色Ci，這樣，便可以把一幅灰度圖像變成一幅偽彩色圖像。該方法比較簡(jiǎn)單、直觀。缺點(diǎn)是變換出的彩色數(shù)目有限?；叶仁敲枋龌叶葓D像內(nèi)容的最直接的視覺特征，它指黑白圖像中點(diǎn)的顏色深度，范圍一般從0到255白色為255，黑色為0，中間的數(shù)字從小到大表示由黑到百的過渡色，即可以表示不同的灰度等級(jí)?；叶惹蟹质疽鈭D如下圖：Word資料.設(shè)原始黑白圖像的灰度范圍為：0≤f(x,y)≤L用k+1灰度等級(jí)把該灰度范圍分為k段：I0，I1,...,IkI0=0(黑)，Ik=L（白

7、）映射每一段灰度成一種顏色，映射關(guān)系為：ɡ(x,y)=C1(I（i-1）≤f（x，y）≤I（i）；i=1，2...k)這里ɡ(x,y)為輸出的偽彩色圖像；Ci為灰度在[I(i-1),I(i)]中時(shí)所映射成的彩色。經(jīng)過這種映射處理后，原始黑白圖像f（x，y）就變成了偽彩色圖像ɡ(x,y)。若原始圖像f（x，y）就編程了偽彩色圖像ɡ(x,y)。若原始圖像f（x，y）的灰度分布遍及上述k個(gè)灰度段，則偽彩色圖像ɡ(x,y)就具有k中彩色。Word資料.②仿真結(jié)果及分析：灰度圖像：密度分層圖像:分層級(jí)數(shù)為8

8、:分層級(jí)數(shù)為16:Word資料.分層級(jí)數(shù)為64:③結(jié)果分析：優(yōu)點(diǎn)：密度分層偽彩色圖像簡(jiǎn)單易行、直觀，僅用硬件就可以實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：所得偽彩色圖像彩色生硬，彩色數(shù)目有限，且量化噪聲大（即分割誤差）。密度分層級(jí)數(shù)越大，圖像分辨率越高，量化噪聲越小。為了減少量化噪聲，就必須增加分割級(jí)數(shù)。這不但導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜，而且彩色漂移現(xiàn)象嚴(yán)重。主要用于傳感、醫(yī)學(xué)圖像處理中。Word資料.B灰度級(jí)—彩色變換法①理論基礎(chǔ)及公式推導(dǎo)灰度級(jí)-彩色變換偽色彩處理技術(shù)可以將灰度圖像變?yōu)榫哂卸喾N顏色漸變的連續(xù)彩色圖像。該