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一、引言
将灰度图像伪彩色化，并使彩色图像特征鲜明，易于识别，一直是图像处理中的一个重要课题。这种技术是一种视觉效果明显，但又不太复杂的图像增强技术，也是目前国内发展较快的一种图像处理技术。由于人类视觉分辨灰度的能力较弱，最多不超过20个灰阶，但分辨不同颜色的能力特别强，可以超过一千个层次。因而，把一幅灰度图像的不同灰阶映射为相应的彩色（伪彩色），即把人眼无法区别的灰度变化，施以不同的彩色，使观察者可以容易地区别不同的层次，因而极大地提高了有用信息的获取量。所以，对灰度图像进行伪彩色处理是一种非常有效的图像增强技术，具有广泛的应用市场和技术再开发前景。下面介绍两个典型的伪彩色处理系统。
二、伪彩色的应用
1、医学彩超
B超是超声显像，它将回声信号以光点的形式显示出二维图像来，回声的大小以光点的明暗度来表示，根据光点的灰阶不同，组成层次分明的二维灰度调制型结构图像。B超的清晰度建立在所能显示光点灰阶级数的多少，随着计算机技术的日新月异，B超能显示的灰阶级数由最初的八级、十六级发展到一百二十八级，二百五十六级甚至一千零六十四级。目前B超的应用范围和清晰度均建立在计算机的高速发展上，如三维B超、骨髂B超，其方向是彩超。
2、红外热像仪
目前的红外技术处于初级阶段的后期，正向中级阶段发展，其标志是研制出了双色或多色红外探测器，得到了目标热图像的"彩色照片"。现在流行的各种伪彩色处理方法的核心是采用matlab内部对图像数据的灵活转换机制，使得图像显示输出较容易，效果较好。红外图像的伪彩色增强可面向像素级、特征级两个层次实现。前者只根据某点的灰度大小来映射色彩，而后者要首先根据灰度关系判断出哪块区域是一个整体，比如一朵花、一只猫等，然后再根据光照强度来确定区域内的色彩。
三、最新的伪彩色编码方式
1、基于直方图的红外图像互补伪彩色编码处理
在室温热成像系统的基础上，根据红外图像的特点，结合互补色编码原理和人的视觉习惯，提出了一种基于直方图的HIS空间的伪彩色编码算法，算法能够根据直方图的统计分析自适应的进行伪彩色分配。算法实时的运行在以DSP为核心的硬件系统上，实验表明，伪彩色编码图像色彩丰富，层次分明，分辨细节能力强。
红外焦平面阵列(IRFPA)热成像系统具有作用距离远、空间分辨率高、帧频高、结构简单、体积小等诸多优点，因而在军事上和民用上获得了广泛的应用，并且发挥了极为重要的作用。但是，由于IRFPA热成像系统是对场景的温差成像，而场景中背景的温度相对较高，目标与背景的温差相对较小，这就导致了系统输出图像有着高背景、低反差的特点；另一方面红外图像为黑白灰度级图像，灰度值动态范围不大，凭人眼很难从这些相差不大的灰度级中获得丰富的信息。因此，对灰度红外图像进行彩色处理可以增强图像的主观效果，提高人眼的分辨力。伪彩色编码的空域处理方法中的互补色编码法，将有利于对图像细节的观察，且符合人的视觉习惯，但算法复杂、运算量大，不适合实时系统。平台上实现。
2、基于小波分析的伪彩色编码法
针对基于小波分析的图像增强技术一般只适用于黑白图像，而伪彩色处理技术不能够充分处理图像中某些细节信息的缺陷，提出基于小波分析和伪彩色的遥感图像增强处理方法。增强后的遥感图像无论在视觉效果上还是在噪声特性上都有了很大的改善。该方法简便易行，计算量小，在应用中有较大的灵活性。该方法还具有运算速度快，可操作性强等特点。在遥感图像增强研究方面具有广泛的应用前景。
在对图像进行伪彩色处理过程中，先把黑白遥感图像经傅立叶变换到频率域，在频率域内利用3个不同传递特性的滤波器把处理过的遥感图像信息分离成3个独立分量，然后对它们进行逆傅立叶变换，便得到3幅代表不同频率分量的单色图像，接着对这3幅图像作进一步的处理(如直方图均衡化)，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3个不同的显示通道，从而实现频率域分段的伪彩色增强后的遥感图像无论在视觉效果上还是在噪声特性上都有了很大的改善。提出的基于小波分析和伪彩色的遥感图像增强处理方法简便易行，计算量小，在应用中有较大的灵活性。该方法还具有运算速度快，可操作性强等特点。在遥感图像增强方面具有广泛的应用前景。
3、相位调制密度伪彩色编码实验分析
光学信息处理系统中的黑白图像白光密度假彩色编码实验，又称相位调制密度伪彩色编码，它是利用矩形光栅对欲处理的灰度图像进行编码记录，再做漂白处理，使图像上不同的密度信息转化成相位信息，做成一个包含有灰度图像信息的全息光栅，最后将此相位光栅放在白光信息处理系统中进行白光滤波解调处理，便可在输出面上得到伪彩色图像。该方法根据白光密度假彩色编码实验建立数学模型，通过光栅调制、相位处理、滤波解调，达到伪彩色化的过程。物函数（原灰度图像）的光强分布决定着编码片的衍射特性，当照明和观测条件一定时，唯一决定了输出图像的颜色和亮度，即是该伪彩色编码的原理。该方法处理后的图像层次更清晰、色彩更稳定，细节目标更容易辨认，是一种高灰度分辨率的伪彩色处理方法，适用任意位深的灰度图像，同时根据人们的感知习惯指定入射光的颜色，达到了数字化处理手段，光学化处理结果。
四、结语
针对于传统伪彩色处理技术不能够充分处理图像中某些细节信息的缺陷，目前提出了很多改进的伪彩色的算法，这些新的伪彩色的方法具有运算速度快，可操作性强，层次更清晰、色彩更稳定，细节目标更容易辨认等特点。在医学影像、红外热图、遥感图像增强等研究方面具有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]麦绿波.焦平面热像仪的发展与应用综述[J].红外技术,2006,28(9).
[2]曹茂永,郁道银,等.基于IHS空间的灰度图像互补色伪彩色编码[J].光电工程,2002,29(2).
[3]肖斌,王晅,等.基于直方图的HSI空间伪彩色编码研究[J].陕西师范大学学报:自然科学版, 2007,(1).
[4]RafaelC Gonzalez, Richard EWoods.Digital image pro-cessing[M].北京:电子工业出版社,2003.
作者简介：何晨（1989.7-），男，天津理工大学大学电子信息工程学院，2008级本科生，专业：信息科学与技术；钟声（1986.6-），男，天津理工大学大学电子信息工程学院2009级硕士研究生，专业：光学工程；姜啸宇（1985.5-），男，天津理工大学大学电子信息工程学院2009级硕士研究生，专业：光学工程。
将灰度图像伪彩色化，并使彩色图像特征鲜明，易于识别，一直是图像处理中的一个重要课题。这种技术是一种视觉效果明显，但又不太复杂的图像增强技术，也是目前国内发展较快的一种图像处理技术。由于人类视觉分辨灰度的能力较弱，最多不超过20个灰阶，但分辨不同颜色的能力特别强，可以超过一千个层次。因而，把一幅灰度图像的不同灰阶映射为相应的彩色（伪彩色），即把人眼无法区别的灰度变化，施以不同的彩色，使观察者可以容易地区别不同的层次，因而极大地提高了有用信息的获取量。所以，对灰度图像进行伪彩色处理是一种非常有效的图像增强技术，具有广泛的应用市场和技术再开发前景。下面介绍两个典型的伪彩色处理系统。
二、伪彩色的应用
1、医学彩超
B超是超声显像，它将回声信号以光点的形式显示出二维图像来，回声的大小以光点的明暗度来表示，根据光点的灰阶不同，组成层次分明的二维灰度调制型结构图像。B超的清晰度建立在所能显示光点灰阶级数的多少，随着计算机技术的日新月异，B超能显示的灰阶级数由最初的八级、十六级发展到一百二十八级，二百五十六级甚至一千零六十四级。目前B超的应用范围和清晰度均建立在计算机的高速发展上，如三维B超、骨髂B超，其方向是彩超。
2、红外热像仪
目前的红外技术处于初级阶段的后期，正向中级阶段发展，其标志是研制出了双色或多色红外探测器，得到了目标热图像的"彩色照片"。现在流行的各种伪彩色处理方法的核心是采用matlab内部对图像数据的灵活转换机制，使得图像显示输出较容易，效果较好。红外图像的伪彩色增强可面向像素级、特征级两个层次实现。前者只根据某点的灰度大小来映射色彩，而后者要首先根据灰度关系判断出哪块区域是一个整体，比如一朵花、一只猫等，然后再根据光照强度来确定区域内的色彩。
三、最新的伪彩色编码方式
1、基于直方图的红外图像互补伪彩色编码处理
在室温热成像系统的基础上，根据红外图像的特点，结合互补色编码原理和人的视觉习惯，提出了一种基于直方图的HIS空间的伪彩色编码算法，算法能够根据直方图的统计分析自适应的进行伪彩色分配。算法实时的运行在以DSP为核心的硬件系统上，实验表明，伪彩色编码图像色彩丰富，层次分明，分辨细节能力强。
红外焦平面阵列(IRFPA)热成像系统具有作用距离远、空间分辨率高、帧频高、结构简单、体积小等诸多优点，因而在军事上和民用上获得了广泛的应用，并且发挥了极为重要的作用。但是，由于IRFPA热成像系统是对场景的温差成像，而场景中背景的温度相对较高，目标与背景的温差相对较小，这就导致了系统输出图像有着高背景、低反差的特点；另一方面红外图像为黑白灰度级图像，灰度值动态范围不大，凭人眼很难从这些相差不大的灰度级中获得丰富的信息。因此，对灰度红外图像进行彩色处理可以增强图像的主观效果，提高人眼的分辨力。伪彩色编码的空域处理方法中的互补色编码法，将有利于对图像细节的观察，且符合人的视觉习惯，但算法复杂、运算量大，不适合实时系统。平台上实现。
2、基于小波分析的伪彩色编码法
针对基于小波分析的图像增强技术一般只适用于黑白图像，而伪彩色处理技术不能够充分处理图像中某些细节信息的缺陷，提出基于小波分析和伪彩色的遥感图像增强处理方法。增强后的遥感图像无论在视觉效果上还是在噪声特性上都有了很大的改善。该方法简便易行，计算量小，在应用中有较大的灵活性。该方法还具有运算速度快，可操作性强等特点。在遥感图像增强研究方面具有广泛的应用前景。
在对图像进行伪彩色处理过程中，先把黑白遥感图像经傅立叶变换到频率域，在频率域内利用3个不同传递特性的滤波器把处理过的遥感图像信息分离成3个独立分量，然后对它们进行逆傅立叶变换，便得到3幅代表不同频率分量的单色图像，接着对这3幅图像作进一步的处理(如直方图均衡化)，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3个不同的显示通道，从而实现频率域分段的伪彩色增强后的遥感图像无论在视觉效果上还是在噪声特性上都有了很大的改善。提出的基于小波分析和伪彩色的遥感图像增强处理方法简便易行，计算量小，在应用中有较大的灵活性。该方法还具有运算速度快，可操作性强等特点。在遥感图像增强方面具有广泛的应用前景。
3、相位调制密度伪彩色编码实验分析
光学信息处理系统中的黑白图像白光密度假彩色编码实验，又称相位调制密度伪彩色编码，它是利用矩形光栅对欲处理的灰度图像进行编码记录，再做漂白处理，使图像上不同的密度信息转化成相位信息，做成一个包含有灰度图像信息的全息光栅，最后将此相位光栅放在白光信息处理系统中进行白光滤波解调处理，便可在输出面上得到伪彩色图像。该方法根据白光密度假彩色编码实验建立数学模型，通过光栅调制、相位处理、滤波解调，达到伪彩色化的过程。物函数（原灰度图像）的光强分布决定着编码片的衍射特性，当照明和观测条件一定时，唯一决定了输出图像的颜色和亮度，即是该伪彩色编码的原理。该方法处理后的图像层次更清晰、色彩更稳定，细节目标更容易辨认，是一种高灰度分辨率的伪彩色处理方法，适用任意位深的灰度图像，同时根据人们的感知习惯指定入射光的颜色，达到了数字化处理手段，光学化处理结果。
四、结语
针对于传统伪彩色处理技术不能够充分处理图像中某些细节信息的缺陷，目前提出了很多改进的伪彩色的算法，这些新的伪彩色的方法具有运算速度快，可操作性强，层次更清晰、色彩更稳定，细节目标更容易辨认等特点。在医学影像、红外热图、遥感图像增强等研究方面具有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]麦绿波.焦平面热像仪的发展与应用综述[J].红外技术,2006,28(9).
[2]曹茂永,郁道银,等.基于IHS空间的灰度图像互补色伪彩色编码[J].光电工程,2002,29(2).
[3]肖斌,王晅,等.基于直方图的HSI空间伪彩色编码研究[J].陕西师范大学学报:自然科学版, 2007,(1).
[4]RafaelC Gonzalez, Richard EWoods.Digital image pro-cessing[M].北京:电子工业出版社,2003.
作者简介：何晨（1989.7-），男，天津理工大学大学电子信息工程学院，2008级本科生，专业：信息科学与技术；钟声（1986.6-），男，天津理工大学大学电子信息工程学院2009级硕士研究生，专业：光学工程；姜啸宇（1985.5-），男，天津理工大学大学电子信息工程学院2009级硕士研究生，专业：光学工程。