203. 伪彩色图像处理

11. 彩色图像索引

一、什么是伪彩色图像?

  • 伪彩色图像是指对单色图像进行处理,结果转换得到颜色分量,构造为彩色效果的图像。伪彩色图像在形式和视觉表现为彩色图像,但其所呈现的颜色并非图像的真实色彩重现,仅仅是各颜色分量的像素值合成的结果。

  • (1)一类伪彩色图像是对灰度图像的增强,形成彩色效果。
    伪彩色图像增强是指按照特定的准则对灰度图像进行处理,将不同的灰度级按照某种映射关系变换为不同的颜色分量。例如,天气预报中的气象云图,红外测温图像,一般都是伪彩色图像。
    人眼的视觉特性,只能分辨 20 级左右的灰度,但可以分辨几千种色调和亮度。通过伪彩色图像增强,可以让灰度图像看起来更清楚,更容易分辨。
    将灰度图像进行伪彩色增强,通常是基于一个设定的颜色查找表,将图像像素的灰度值替换为颜色查找表中对应的颜色值。这显然是典型的 LUT 应用场景。

  • (2)另一类伪彩色图像,是多光谱图像的编码合成图像。
    光谱图像可以是可见光谱,也可以是红外、紫外、X光或其它信号。这些非可见光谱图像实际上既不是彩色图像,也不是灰度图像,“像素值”往往反映某种检测信号的强度。合成为彩色图像进行显示,只是为了便于观察和分析。
    这在天文学观测中十分常用。NASA 公布的绚烂迷人的太空照片,并不是真实世界的色彩还原,而是将多种光谱信号图像进行编码组合和特效处理后,构造出的彩色图像。

二、函数

  • 函数 cv.applyColorMap() 根据色彩映射表,将灰度图像变换为伪彩色图像

cv.applyColorMap(src, colormap[, dst]) → dst
cv.applyColorMap(src, userColor[, dst]) → dst

参数说明:

  • src:输入图像,8 位灰度图像或彩色图像,cv_8U
  • dst:输出图像,大小和通道数与 src 相同
  • colormap:色彩映射表,OpenCV 自带色彩风格类型的颜色查找表
  • userColor:用户自定义的色彩映射表, 256个元素

注意事项:

  • 输入图像可以是彩色图像。根据作者的测试,先将输入彩色图像转换为灰度图像,再按色彩映射表进行变换。
  • 用户自定义的色彩映射表,是 256*3 数组。系统提供的 22种色彩映射表一般已经够用,就别折腾了。
  • 例程中没有出现 cv.LUT 查表替换,在 cv.applyColorMap 内核中已经应用了查表替换方法。

色彩映射表:

  • OpenCV 提供了 22 种色彩风格类型,类型描述关键字与色彩效果如下图所示。


  • OpenCV 提供的色彩风格类型与 Matlab、Matplotlib 热图的颜色映射是类似的,描述关键字也是一致的。
    参见:
http://matplotlib.org/examples/color/colormaps_reference.html

三、例程

  • 14.5:灰度图像转换为伪彩色图像
import cv2
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

# 14.5 灰度图像转换为伪彩色图像
gray = cv2.imread(r"E:/OpenCV/Fig0508a.tif", flags=0)  # 读取灰度图像
h, w = gray.shape[:2]  # 图片的高度, 宽度

# 伪彩色处理
pseudo1 = cv2.applyColorMap(gray, colormap=cv2.COLORMAP_HOT)
pseudo2 = cv2.applyColorMap(gray, colormap=cv2.COLORMAP_PINK)
pseudo3 = cv2.applyColorMap(gray, colormap=cv2.COLORMAP_RAINBOW)
pseudo4 = cv2.applyColorMap(gray, colormap=cv2.COLORMAP_HSV)
pseudo5 = cv2.applyColorMap(gray, colormap=cv2.COLORMAP_TURBO)

plt.figure(figsize=(9, 6))
plt.subplot(231), plt.axis('off'), plt.title("GRAY"), plt.imshow(gray, cmap='gray')
plt.subplot(232), plt.axis('off'), plt.title("cv2.COLORMAP_HOT")
plt.imshow(cv2.cvtColor(pseudo1, cv2.COLOR_BGR2RGB))
plt.subplot(233), plt.axis('off'), plt.title("cv2.COLORMAP_PINK")
plt.imshow(cv2.cvtColor(pseudo2, cv2.COLOR_BGR2RGB))
plt.subplot(234), plt.axis('off'), plt.title("cv2.COLORMAP_RAINBOW")
plt.imshow(cv2.cvtColor(pseudo3, cv2.COLOR_BGR2RGB))
plt.subplot(235), plt.axis('off'), plt.title("cv2.COLORMAP_HSV")
plt.imshow(cv2.cvtColor(pseudo4, cv2.COLOR_BGR2RGB))
plt.subplot(236), plt.axis('off'), plt.title("cv2.COLORMAP_TURBO")
plt.imshow(cv2.cvtColor(pseudo5, cv2.COLOR_BGR2RGB))
plt.tight_layout()
plt.show()

四、资料

youcans_的博客:
https://blog.csdn.net/youcans/article/details/125298385
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