伪彩色增强是把黑白图像的各个不同灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像的技术。伪彩色增强从图像处理的角度看，输入的是灰度图像，输出的是彩色图像，因为原图并没有颜色，所以人工赋予的颜色常称为伪彩色。伪彩色增强不仅适用于航空摄影和遥感图片，也可用于医学X光片及遥感云图的判读方面，这个过程可以用软件完成，也可用硬件设备来实现。伪彩色增强的方法主要有密度分割法、灰度变换法和频域伪彩色增强3种。
5.4.1.1 密度分割法
密度分割法是把灰度图像的灰度范围分成k个区间，给每个区间[li－1，li]指定一种彩色ci，这样便可以把一幅灰度图像变成一幅伪彩色图像。
假设原始图像的灰度范围为
用k＋1灰度等级把该灰度范围分为k段，即
映射每一段灰度成一种颜色，映射关系为
式中:g(x，y)——输出的伪彩色图像；
ci——灰度在[li－1，li]中映射成的彩色。
经过这种映射处理后，原始图像f(x，y)就变成了伪彩色图像g(x，y)。若原始图像f(x，y)的灰度分布遍及上述k个灰度段，则伪彩色图像g(x，y)就具有k种色彩。该方法比较简单、直观，但变换出的彩色数目有限。图5－20是对灰度图像进行伪彩色增强前后的效果对比。
由图5－20可以看出，灰度图像通过伪彩色增强变换为彩色图像后，图像的色彩信息更丰富，其分辨效果更好。
图5－20 伪彩色增强前后的效果对比(附彩插)(www.xing528.com)
(a)原始图像；(b)伪彩色增强后的图像
5.4.1.2 灰度变换法
依据三基色原理，每一彩色由红、绿、蓝三基色按照适当比例进行合成，灰度变换法就是对原始图像中每个像素的灰度值用3个独立的变换来处理。灰度变换法对灰度图像进行伪彩色增强处理的表达式为
式中，R(x，y)，G(x，y)，B(x，y)——表示伪彩色中三基色分量的数值；
f(x，y)——处理前图像的灰度值；
TR，TG，TB——三基色与原灰度值f(x，y)的变换关系。
灰度变换法简单示意如图5－21所示。
图5－21 灰度变换法简单示意
由图5－21可知，对输入图像的灰度值实行3种独立的变换TR(·)，TG(·)和TB(·)后得到对应的红、绿、蓝三基色。根据不同的场合要求，用这三基色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；或者用三基色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等。值得注意的是，采用灰度变换法进行伪彩色增强的结果不唯一，3种变换TR(·)，TG(·)和TB(·)的不同映射会产生不同的图像增强结果。
5.4.1.3 频域伪彩色增强
频域伪彩色增强的步骤如图5－22所示，即把灰度图像经傅里叶变换到频域，在频域内用3个不同传递特性的滤波器分离成3个独立分量；然后对它们进行傅里叶反变换，可得到3幅代表不同频率分量的单色图像，接着对这3幅图像做进一步的处理，如直方图均衡化、反转操作等；最后将它们作为三基色分量分别加到彩色显示器的红、绿、蓝显示通道，得到一幅彩色图像。
图5－22 频域伪彩色增强的步骤
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