數字圖像的著色處理概述,數字圖像處理論文

數字圖像的著色處理概述,數字圖像處理論文人類經歷了黑白圖像到彩色圖像的過渡，經歷了黑白電視到彩色電視的過渡。在當今大數據時代的背景下，色彩顯得越來越重要，著色技術也因需求的增長而得到快速的發(fā)展。有研究表示清楚，人在認知事物的經過中主要是通過視覺系統(tǒng)獲得有效信息的。而作為圖形圖像最重要屬性之一的顏色，是構成視覺信息的基本要素。人眼對顏色變化的敏感度大大強于對灰度變化的敏感度。沒有顏色，世界將會變得暗淡，無生機。顏色，在人類認知世界的經過中擔任著重要作用。19世紀中后期，手工上色的方式方法非常流行。但是這種方式方法只能由專業(yè)的藝術家或者攝影師來完成，限制非常大。如今，人們更多地利用計算機來幫助人類處理這方面的需求。著色一詞是由加拿大人WilsonMarkle于1970年提出的一個術語，用于描繪敘述利用計算機輔助軟件為只要灰度的圖像和視頻添加顏色的技術。華而不實阿波羅登月計劃中獲得的月球影像著色后的圖片最為著名。通過著色，能夠復原、加強或改變圖像的顏色，改善人眼對原始圖像的視覺效果，使觀察者能夠從中獲得愈加清楚明晰、便于理解的信息，提高圖像的使用價值。當前，計算機中的著色技術更多的是使用數字圖像處理著色技術。數字圖像處理著色技術在遙感圖像處理中已有應用，其目的在于使處理圖像中某些內容愈加清楚明晰。一幅黑白圖像或者圖形中不明顯的特征經過著色技術處理后可愈加容易地分辨出來。數字圖像處理著色技術區(qū)別于以往的著色技術是依靠計算機來處理，而不是手工制作。除此之外，數字圖像處理著色技術，十分是簡單而高效的處理方式方法在醫(yī)學領域和工業(yè)領域等都有著重要的應用。例如一個圖像在通信經過中，由于某種原因，接收端接收時僅得到了圖像的亮度信息和部分顏色樣本，這時就能夠利用數字圖像處理著色技術恢復出完好的彩色圖像。數字圖像處理著色技術還能夠應用在圖像壓縮編碼和色彩校正等領域。1．著色技術分類1.1對數據點著色在圖形顯示中，MATLAB能夠對數據點進行著色，進而使圖形愈加美觀、生動。在對數據點進行著色時，MATLAB有真彩色著色和索引著色兩種處理方式方法?！?〕RGB真彩著色采用RGB顏色空間，對每一個數據點都需要指定一個RGB三元數組，這一RGB三元數組為該數據點確定了RGB顏色空間中的一種特定顏色。〔2〕索引著色則使用了MATLAB圖形窗口的顏色表，顏色表是一個mx3的數組每一行實際上構成了一個RGB三元數組，進而確定了一種顏色。在對數據點著色時，以直接索引或映射索引的方式把數據點的z值轉換為顏色表索引〔即行標〕，進而確定此數據點顏色為顏色表中該行指定的顏色。1.2對圖像著色在圖像處理中色彩的運用主要出于兩個因素。首先，在自動圖像分析中色彩是一個有力的描繪因子，它通?？墒箯囊粋€場景中辨別和抽取目的的處理得到簡化。第二，人們對圖像進行分析時，人眼能區(qū)別的灰度層次大約只要20多種，但卻能夠辨別成千上萬中色彩。偽彩色著色技術早期在遙感圖片處理中已有應用，采用的方式方法是光學方式方法。這種方式方法雖然有幾何失真小的有點，但其處理速度是極慢的，而且處理一幅照片要較復雜的洗印技術，這樣有時會限制它的應用范圍。偽彩色數字圖像處理著色技術是一種計算機處理方式方法。它能夠實時處理，而且高精度。在處理結果需要保存時，可有多種方式方法制作硬拷貝。例如在遙感及醫(yī)學圖像處理中，為了直觀地觀察和分析圖像數據，常采用將灰度圖像映射到彩色空間的方式方法，突出興趣區(qū)域或待分析的數據段，這種顯示方式方法稱為偽彩色著色處理。偽彩色著色處理是指將灰度圖像轉化為彩色圖像，或者將單色圖像變換成給定彩色分布的圖像。由于人類能夠識別上千種顏色和強度，而相形之下只能識別二十幾種灰度，所以將灰度圖像轉化成彩色表示，就能夠提高對圖像細節(jié)的識別力。因而，偽彩色著色處理的主要目的是為了提高人眼對圖像的細節(jié)分辨能力，以到達圖像加強的目的。2．圖像著色處理圖像著色處理主要是使用偽彩色著色處理，偽彩色著色處理的基本原理是將灰度圖像或者單色圖像的各個灰度級匹配到彩色空間中的一點，進而使單色圖像映射成彩色圖像。對灰度圖像中不同的灰度級賦予不同的彩色。偽彩色著色處理也是一種彩色映射經過，其主要目的是加強觀察者對圖像信息的檢測能力。圖像偽彩色著色處理主要有三種技術，下面分別介紹。2.1灰度分割灰度分割和顏色編碼是偽彩色著色處理的最簡單的例子之一。灰度分割法是把灰度圖像的灰度級從l0〔黑〕到lk〔白〕分成N個區(qū)間li〔i=1，2，，N〕，給每個區(qū)間li指定一種彩色ci，這樣，便能夠把一幅灰度圖像變成一幅偽彩色圖像?；叶确指钤敿毜慕涍^如下：〔1〕將圖像描繪敘述成一個三維函數作為空間坐標的強度?！?〕放置平行于〔x，y〕坐標面的平面?！?〕每一個平面在相交的區(qū)域切割圖像函數。設原始黑白圖像f〔x，y〕的灰度范圍為：[0，L]，用K+1個灰度等級把此灰度范圍分為K段：L0，L1，L2Lk。華而不實L0=0〔黑〕，Lk=L〔白〕映射每一段灰度成一種顏色，映射關系為g〔x，y〕=Ci這里的g〔x，y〕為輸出的偽色彩；Ci為灰度在[Li-1，Li]中時所映射成的彩色。經過這種映射處理后，原始黑白圖像f〔x，y〕就變成了偽彩色圖像g〔x，y〕。若原始圖像f〔x，y〕的灰度分布普遍達到上述K個灰度段，則偽彩色圖像g〔x，y〕就具有K種顏色。該方式方法比擬簡單、直觀。缺點是變換出的彩色數目有限。在MATLAB仿真使用灰度分割法實現圖像著色，效果如此圖1所示，下面為程序代碼：closeall;clearall;I=imread(moon.tifX=grayslice(I,16);subplot(1,2,1),imshow(I),title(原圖像subplot(1,2,2),imshow(X,hot(16)),title(著色后的圖像2.2灰度級轉換為彩色根據色度學原理，將原圖像f(x,y)的灰度范圍分段，經過紅、綠、藍三種不同變換TR{}、TG{}和TB{}，變成三基色分量TR{f(x,y)}、TG{f(x,y)}、TB{f(x,y)}。它的主要方式方法是將二維數據陣列化到色平面上。這種映射可由下式來表示，即R(x,y)=TR{f(x,y)}〔1〕G(x,y)=TG{f(x,y)}〔2〕B(x,y)=TB{f(x,y)}〔3〕上式中，R(x,y)、G(x,y)和B(x,y)是彩色顯示三鼓勵值；f(x,y)為處理前圖像的灰度值；TR、TG和TB是映射算子。所以，變換法的實現經過：對輸入圖像的灰度值實行三種獨立的變換TR{}、TG{}和TB{}，得到對應的紅綠藍三原色。然后，根據要求場合不同，能夠用這三原色量對應的電平值控制圖像顯示器的紅綠藍三色電子槍，得到偽彩色圖像的顯示輸出。或者用三原色值對應的電平值作為彩色硬拷貝機器的三原色輸入，得到偽彩色圖像的硬拷貝?；叶?彩色變換方案圖如此圖2所示。在MATLAB仿真使用灰度級轉換彩色法實現圖像著色，效果圖如此圖3所示，下面為程序代碼：a=imread(cameraman.tif)；subplot(1,2,1),imshow(a),title(原圖像c=zeros(size(a));pos=find(a=0a=95);%灰度級在0到95之間的變?yōu)樗{色c(pos)=a(pos);b(:,:,3)=c;c=zeros(size(a));pos=find(a=95a=170);%灰度級在95到170之間的變?yōu)榫G色c(pos)=a(pos);b(:,:,2)=c;c=zeros(size(a));pos=find(a=170);%灰度級大于170的變?yōu)榧t色c(pos)=a(pos);b(:,:,1)=c;%空間域灰度級－彩色變換b=uint8(b);%轉換數據為8位無符號整型subplot(1,2,2),imshow(b,[]),title(彩色變換后函數2.3頻率域濾波處理頻率域偽彩色加強的方式方法是：把灰度圖像經傅立葉變換到頻率域，在頻率域內用三個不同傳遞特性的濾波器分離成三個獨立分量；然后對它們進行傅立葉反變換，便得到三幅代表不同頻率分量的單色圖像，接著對這三幅圖像作進一步的附加處理〔如直方圖平衡化、反轉等〕。最后將它們作為三基色分量分別加到彩色顯示器的紅、綠、藍顯示通道，得到一幅彩色圖像。以下圖4是頻率域濾波處理經過的框圖。3．結束語數字圖像處理著色技術正逐步浸透到各行各業(yè)，尤其是電影和電視領域也有很大的應用前景。本文重點介紹了幾種圖形圖像著色的技術，這些著色技術都是一種給灰度圖像賦予顏色的經過。數字圖像處理中的著色技術想要大量運用于實際的生活中就必須加強其可用性、實用性。也就是講整個處理經過操作要簡便、準確、效果好，使著色后的圖像清楚明晰，美觀。本文提出的幾種算法還需要在處理效率和效果方面實現更高層次的處理，才能到達人們的預期效果。[以下為參考文獻][1]曹茂永，郁道銀.