彩色增强技术及其应用

彩色增强在图像处理中应用十分广泛且效果显著。人的视觉系统对彩色相当敏感，人眼一般能区分的灰度级别只有20多个，而对不同亮度和色调的彩色图像的分辨能力可达到灰度分辨能力的百倍以上。彩色增强就是根据人的这个特点，将彩色用于图像增强之中，从而提高了图像的可分辨性。

伪彩色增强是将一个波段或单一的黑白图像变换为彩色图像，从而把人眼不能区分的微小灰度差别显示为明显的色彩差异，以便于解译和提取有用信息。下面介绍两种常用的伪彩增强的方法。

（1）密度分割法

密度分割或密度分层是伪彩色增强中最简单的一种方法，它对图像亮度范围进行分割，从而有利于图像的增强和分类。它把黑白图像的灰度级从0（黑）到M₀（白）分成N个区间Li，i=1，2…，N，给每个区间Li指定一种彩色Ci，这样即可把一幅灰度图像变成一幅伪彩色图像，其实现方法如例程3-3所示，图3-6所示是例程3-3的运行结果。

例程3-3

图3-6 例程3-3的运行结果

a）灰度图像 b）伪彩增强后的图像

（2）空间域灰度级-彩色变换

与密度分割不同，空间域灰度级-彩色变换是一种更为常用、更有效的伪彩色增强法。它根据色度学的原理，将原图像f（x，y）的灰度分段经过红、绿、蓝三个独立变换TR（·）、TG（·）、TB（·），变成红、绿、蓝三种基色分量R（x，y），G（x，y）和B（x，y），然后用它们分别去控制彩色显示器的红、绿、蓝电子枪，便可以在彩色显示器的屏幕上合成一幅彩色图像。三个变换是独立的，彩色的含量由变换函数TR（·）、TG（·）、TB（·）的形状而定。但是，在实际应用中这三个变换函数一般取同一类函数，例如，可以取带绝对值的正弦函数，也可以取线性变换函数。典型的变换函数如图3-7所示，灰度值范围为[0，L]，每个变换取不同的分割线性函数。(www.xing528.com)

图3-7 典型的空间域灰度级—彩色变换函数

a）红色 b）绿色 c）蓝色 d）红、绿、蓝三色之间的关系

例程3-4以pic18.jpg图像为例，对其利用空间域灰度级-彩色变换法进行伪彩色增强。MATLAB程序代码如下。其运行后结果如图3-8所示。

例程3-4

图3-8 例程3-4的运行结果

a）灰度图像 b）伪彩增强后的图像