几种图像处理实例|信息光学理论与应用

1.图像等调分层

假定输入图像强度为单位强度，则式（7.5.9）可改写为归一化强度，即

图7.5.4表示了第0～5级衍射项输出强度随b的变化规律，从0～1分为10个等级，对应的强度值由图中黑圆点代表。可以看出零级衍射项输出强度呈单调非线性变化，其余1～5级衍射项输出强度呈周期性变化，衍射级次越高，交替变化的次数越多，所以采用高衍射级次输出可以对原始图像进行等调分层（或称等密度分切）。例如，在图7.5.4中，1级衍射的有6种不同等级的强度，即6种不同的等密度（等调）分布；5级衍射的在分别为0.1，0.3，0.5，0.7，0.9时给出等密度亮线（密度低），而在分别为0.2，0.4，0.6，0.8，1.0时给出等密度暗线（密度高），即同一密度（反映出同一亮度）在图像上呈现出来，并且对于，只有0和1两种等密度强度，差别很大，又是交替变化，故用第5级衍射做等密度分切更为有利。

2.假彩色编码

一张黑白图像有相应的灰度分布。人眼对灰度的识别能力是不高的，最多有15～20层次。但人眼对色度（色彩）的识别能力却是很高的，可以分辨数十种乃至上百种彩色。若能将图像的灰度分布转化为彩色分布，势必大大提高人们分辨图像的能力。这项技术称之为光密度的假彩色编码（Pseudo-color Encoding）或假彩色化。现行假彩色编码的方法已有若干种，这里先介绍采用半色调网屏进行假彩色编码的方法。

假定处理半色调图片的4f系统采用3种波长的光源，例如，He-Ne激光器的红光λR=632.8 nm，Ar+激光器的绿光λG=514.5 nm和蓝光λB=488.0 nm。利用空间滤波器对上述3种波长的光分别选择n、m、l衍射级次在输出面上成像，由式（7.5.10）知其归一化强度分别为

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总的输出光强为

输出光的色彩可以根据对应的3种色光的输出强度由色度图（Chromaticity Diagram）决定。例如，在图7.5.5中取n=4，m=2，l=1的特定情况，从图中可看到，对不同的值，3种颜色的含量比例不同，在1-=0.5处只有蓝光，在1-=0.25和1-=0.75处只有蓝光和绿光。这样，再加上对照明光强度的调节，就可以对黑白图像假彩色化。

图7.5.5　输出平面强度三原色对的变化

这种以半色调网屏技术为基础的假彩色编码方法，机动性很强。此法不但可以用相干光源实现，也可以用白光点光源配合各衍射级次上的单色滤波来进行。