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1、数字图像处理课程设计学 号：学生所在学院：学生姓名：任课教师：教师所在学院：2012年6月2011 级伪彩色增强算法的应用南昌航空大学控制工程专业摘要: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。使原图像细节 更易辨认，目标更容易识别。本文应用密度分割法和空间域灰度级一彩 色变换法对灰度图像进行处理。人眼一般能够区分的灰度级只有二十几 个，而对不同亮度和色调的彩色图像分辨能力却可达到灰度分辨能力的百 倍以上。利用这个特性人们就可以把人眼不敏感的灰度信号映射为人眼灵 敏的彩色信号，从而增强了人对图像中细微变化的分辨力。【关键词】 伪
2、彩色；灰度分割；图像增强；彩色转 换；1. 伪彩色处理的原理伪彩色处理技术，处理的对象虽然是灰度图像，但生成的结果却是 彩色图像，众所周知，人的视觉系统对色彩非常敏感，人眼一般能区分 的灰度级只有二十多个，但能区分不同亮度、色度和饱和度的几千种颜 色人的彩色。根据人的这一特点，可将彩色用于增强中，以提高图像的 可鉴别性。因此，如果能将一幅灰度图像变成彩色图像，就可以达到增 强图像的视觉效果。常用的伪彩色处理技术的实现方法有多种，如灰度 分割法、灰度级一彩色变换法等等。密度分割法是把灰度图像的灰度级从黑到白分成 N个区间，给每个 区间指定一种彩色，这样便可以把一幅灰度图像变成一幅伪彩色图像。该方
3、法比较简单、直观。缺点是变换出的彩色数目有限。空间域灰度级-彩色变换法，与密度分割不同，空间域灰度级彩色 变换是一种更为常用，更为有效的伪彩色增强方法。其根据色学原理， 将原图像f(x,y)的灰度范围分段，经过红、绿、蓝三种不同变换，变成 三基色分量R(x,y)、G(x,y)、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。3个变换是独立的，彩色的含量由变换函数的形式决定。2. 图像处理过程本设计采用matlab实现，将图1进行伪彩色增强，得到增强后的彩色图像。图1设计原图2.1密度分割发原图像是256级灰度图像，将256级灰度对
4、应到8种颜色，灰度级分 布与颜色对应如表1所示。灰度级031326364 9596127128154155191192 233234 255色黑色蓝色绿色青色红色品红 色黄色白色表1：灰度级与颜色对照表各个颜色的RGB组合如表2所示。颜色红色成分绿色成分蓝色成分黑色000蓝色00255绿色02550青色0255255红色25500品红色2550255黄色2552550白色255255255表2: RGB颜色组合表密度分割法可以采用两种方法进行处理，方法一调用find函数，方法二利用for函数进行点运算处理。根据表1和表2数据，可以将图像处理过程分为三步完成，即蓝色 成分处理，绿色成分处理，红色
5、成分处理。2.1.1密度分割法(方法一)第一步：imread函数读取图像，figure函数进行绘图，subplot函 数建立确定绘图位置，imshow函数显示函数。将图像转换为 double 类型从而进行像素值的运算。第二步：zeros(size(I)函数建立跟原图像大小相同的全零矩阵， ones(size(I)*255建立跟原图像大小相同且数据都是255的矩阵。调用 find函数，确定符合find函数内部约束条件的像素点的坐标位置，并 记录在pos中，在矩阵d中取出坐标点的数据给矩阵c对应坐标位置数 据赋值，将矩阵c的全部数据赋值给矩阵f的蓝色分量，从而完成彩色 图像的蓝色成分处理。红色成分
6、处理和绿色成分处理跟蓝色成分处理过程相同，只是find函数的约束条件根据处理的彩色成分不同而发生变化。蓝色成分处理程 序如下所示。处理结果如图2所示。图2密度分割法clear all;I=imread(D:CSimage1.bmp);figure,subplot(1,2,1);imshow(I);title(原图像);I=double(I);c=zeros(size(I);d=ones(size(I)*255;pos=find(I=32)&(I=96)&(I=154)&(I=234)&(I=32)&(I(i,j)=96)&(I(i,j)=154)&(I(i,j)=234)& (I(i,j)=2
7、55)b(i,j,3)=255;endendend图3密度分割法一处理结果2.2空间域灰度级-彩色变换法第一步对图像的读取过程跟密度分割法相同，不再叙述。0红L第二步设计红色，绿色，蓝色的变换函数，如图 4所示。图4红、绿、蓝变换函数III第三步：利用size函数获取图像的空间分辨率，赋值给M和N，原图像为256灰度级，故设L为256，利用for循环遍历图像的每一个 像素，利用if语句在每一个像素进行判断，图像的像素值是在0L/4,L/4L/2,L/23L/4,3L/4L 四个区间中的那一个区间，根据第二步 设计的函数，对每个像素将要变换到的彩色图像的红色分量，绿色分量，蓝色分量赋值，即对函数
8、R(x,y),G(x,y),B(x,y)进行赋值。第四步：利用for循环，把第三步记录的红色分量，绿色分量，蓝色分量赋值给矩阵C(ij,1), C(ij,2) ,C(iJ,3)，用imshow函数将矩阵输出为图像，就可以得到彩色图像，如图5所示。图5空间域灰度级-彩色变换法第二步第三步程序如下所示：M,N=size(I);L=256;for i=1:Mfor j=1:Nif I(i,j)=L/4;R(i,j)=0;G(i,j)=4*I(i,j);B(i,j)=L;elseif I(i,j)=L/2;R(i,j)=0;G(i,j)=L;B(i,j)=-4*I(i,j)+2*L;elseif I(
9、i,j)=32)&(I=96)&(I=154)&(I=234)&(I=64)&(I=96)&(I=192)&(I=234)&(I=128)&(I=154)&(I=192)&(I=234) &(I=32)&(I(i,j)=96)&(I(i,j)=154)& (I(i,j)=234)&(I(i,j)=64)&(I(i,j)=192)&(I(i,j)=128)&(I(i,j)255) b(i,j,1)=255;endendend b=uint8(b);subplot(1,2,2);imshow(b);clear all;I=imread(D:CSimage1.bmp)； figure,subplot
10、(1,2,1);imshow(I);title(原图) I=double(I);M,N=size(I);L=256;for i=1:Mfor j=1:N if I(i,j)=L/4; R(i,j)=0; G(i,j)=4*I(i,j); B(i,j)=L;else if I(i,j)=L/2; R(i,j)=0; G(i,j)=L; B(i,j)=-4*I(i,j)+2*L;else if I(i,j)=3*L/4 R(i,j)=4*I(i,j)-2*L; G(i,j)=L; B(i,j)=0;else R(i,j)=L; G(i,j)=-4*I(i,j)+4*L; B(i,j)=0;endendendendendfor i=1:Mfor j=1:N C(i,j,1)=R(i,j); C(i,j,2)=G(i,j);endendC=uint8(C);subplot(1,2,2);imshow(C);title(彩色变换);参考文献1 数字图像处理基础，阮秋琦.中国铁道出版社.1988.2 数字图像处理，冈萨雷斯，电子工业出版社.2003.3 MATLAB数字图像处理，张德丰，机械工业出版社.2012.4 MATLAB图像处理与应用，高成等，国防工业出版社2007.5 数字图像处理，陈天华，清华大学出版社2007.
