彩色增强
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发布时间：2022-04-24 21:33
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时间：2023-10-11 21:49
数字图像的彩色增强处理有单波段图像的伪彩色增强和多波段图像的彩色合成两个不同的途径。
1. 单波段图像的伪彩色增强
伪彩色增强是将单一波段的影像变换为彩色影像，从而把人眼不能区分的微小的灰度差别显示为明显的色彩差异，更便于解译和提取。对于单波段图像生成伪彩色最简单的方法是彩色密度分割，它是对影像亮度范围进行分割，使一定的亮度间隔对应某一类地物或几类地物，从而有利于影像的增强和分类。控制最终图像中的彩色和原始图像中与其对应的亮度之间的关系就可产生三幅伪彩色分图像。适当选择这个关系就有可能使人类视觉系统的能力在鉴别色彩、浓度和亮度方面得到充分的利用。然后，利用适当数量的三基色再把三幅分图像组合起来。它对于有着递变规律的地表景物的显示十分有效，有时也能显示出一些细节变化。在数字图像处理中，单波段图像的伪彩色增强主要是用于检测单波段图像的亮度值变化趋势信息，为后续处理提供参考。从这个意义讲，单波段图像的伪彩色增强有图像预处理的功能。
另一种单波段伪彩色处理方法是伪彩色合成。它是对单波段的遥感数据通过加色比例变换函数把黑白灰级变换为红、绿、蓝彩色级，然后再加色合成，生成伪彩色图像。由于这种图像能把单波段上不易区分的细微灰度变化映射成不同的色彩，因此比彩色密度分割有更好的快速检测单波段图像灰度变化信息的效果。
2. 多波段图像的彩色合成
数字图像的单波段彩色增强不足以揭示多波段遥感中地物在不同波段上丰富的波谱特征信息。为了发掘多波段数字图像的信息优势，提高图像的解译判读效果，同样可采用彩色合成。其基本的方法原理与单波段伪彩色合成类同，只是红、绿、蓝变换不是对同一波段，而是分别对三个波段实施，即由三个波段的遥感数值根据设定的波段灰度与彩色之间的变换关系表，直接控制图像处理系统中彩色显示装置的红、绿、蓝三色*的光强输出，加色合成显示在彩色屏幕上，形成彩色图像。
以 TM 图像为例，该图像共有 7 个波段数据，其中第 1，2，3 和 4 波段分别响应蓝、绿、红和近红外波段的辐射能量。前面已阐明各种地物的波谱特性，尤其是绿色植物有极其鲜明且相当稳定的波谱反射曲线，如果对 TM 的第 1，2，3 波段图像分别赋蓝、绿、红色进行合成处理，那么合成的彩色图像上，植物及其他绿色目标必显示为绿色 ( 图 4-10) ，因为第 2 波段探测器仅响应绿色，形成的影像灰度值将最高。同理，红色地物目标主要反射红色光，TM 第 3 波段影像的灰度值将最高，合成后必显示为红色，这样的合成称为天然色合成。如果换一种合成方案，以 TM2，3，4 波段分别赋 B，G，R 色进行合成处理，在合成的图像上植物将显示为红色，因为第 4 波段探测器的波谱响应范围正处于植物陡坡效应区，其影像灰度值必然最高，这种合成称为假彩色合成，与彩红外感光材料的色彩显示一致。如果调整一下赋色方案，例如 TM2，3，4 波段分别赋 B，R，G 色，则合成的彩色图像上植物显示为绿色，有类似天然色的色彩显示效果，可称之为模拟近天然色合成。同理，可以任意选择三个不同波段，具有不同灰度特征的图像数据分别赋 R，G，B 三原色进行合成，可获得各种各样的彩色图像，其色彩显示规律取决于三基色刺激值，而三基色刺激值又受控于三个波段图像的灰度。
图 4-10 多光谱遥感图像彩色合成原理示意图
在数字图像处理中，彩色合成通常是最常用、最基本，往往也是最便捷有效的增强处理方法。由于 R，G，B 彩色合成通道所对应的波段组合不同，会形成多组合方案，用户可根据工作任务需要进行适宜的选择。一般来说，选择最佳波段的原则有两点: ①所选择的波段的信息量应最大; ②所选择的波段能使某些类别地物界限之间识别最容易区分。
对于陆地卫星的 TM 或 ETM + 数据而言，遥感地质岩性、构造信息提取中常用的彩色合成方案有 432 ( RGB) ，742 ( RGB) ，753 ( RGB) 等。不同的波段———色通道 ( 相当于滤光片) 组合方案具有不同的色彩及地物增强效果; 充分利用地物波谱特征 ( 曲线) ，选择合成方案同样是取得理想增强效果的关键。
数字图像的彩色合成目前已不仅仅针对不同波段进行，而且还可以用不同的数字处理结果 ( 如比值、K － L 变换的不同分量等) 作输入图像，获得全新含义的合成图像 ( 如比值合成图像) ; 更进一步，也可以将非遥感的地质信息 ( 如物、化探数据) 通过彩色坐标变换 ( HIS 变换) 转换成 R，G，B 分量，作为输入图像，制成多元信息复合的彩色合成图像。因此如何选择波段或分量进行彩色合成是一个重要问题。
