假彩色编码技术.doc

假彩色编码技术陈小冬 PB12001114摘要本文介绍了假彩色编码技术的原理，实现步骤及其在多方面的应用。1 实现假彩色编码的目的首先，我们明确假彩色的定义：彩色合成是用同一地区或景物的不同波段的黑白（分光）图像，分别通过不同的滤光系统，使其相应影像准确地重合，生成该地区或景物的彩色图像的技术过程。彩色合成首先必须得到同一地区或景物的分光（或不同波段的）负片，然后根据合成所采用的技术方法，选用分光正片或负片，再经分别滤光或加色，并准确重合后得到彩色图像。若取得分光负片和彩色合成所采用的滤光系统不一致又不一一对应，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，称为假彩色。彩色总是受人欢迎的，从黑白默片到彩色电影，世界越发可爱地呈现在我们眼前。傅里叶变换光学让我们知道，通过某些途径，可以将过去的黑白照片转换为彩色。并且，由于一张黑白图像具有灰度的某种分布，人眼对灰度的识别能力不高，一般人大约能区分10-20 个灰度级别，通常很难区分灰度差为2，然而人眼对于颜色的差别却十分敏感，通常人眼可分辨上千钟色调和强度（颜色的深浅程度），因此科学家们一直寻求一种将灰度的差别转换为色调差别的途径，以增强检索、诊断能力。傅里叶光学使这一技术获得成功。2 实现假彩色编码的过程2.1 彩色图像的编码和存储如图1 所示，利用计算机技术在同一块材料上制作“三色光栅”，等价于将三套取向不同且颜色分别为三原色的一维朗奇光栅重合在一起制成的复合光栅。将这种“三色光栅”直接覆盖在黑白胶片上无需另加滤色片和编码光栅，只需曝光一次，就可完成彩色编码和存储操作。图1具体编码过程如图3 所示。图3取一图像正片与朗奇光栅叠合并与一照相底片叠合曝光，图像正片是黑白的，有一定的灰度分布，因而有一定的透过率分布T1(x, y)。朗奇光栅是透光部分和不透光部分宽度相等的一维黑白光栅，其透过率为T2(x. y)，经光均匀照射后总的透过率为T(x,y) = T1(x, y)T2(x, y) -(1)透过的光对照相底片感光，透过率大的地方，透过光强大，在底片上感光多，曝光量大，经显影定影处理后析出的银粒多，因而比较黑。然后将这块底片作漂白处理，底片上的银粒溶解在漂白液中，使底片透明，同时，原来银粒多的地方，明胶变厚原来银粒少的部分，明胶变薄，结果底片上明胶的厚度与底片原来的黑度成正比。总之，经漂白处理后，我们得到的底片是一张透明的其上明胶厚度分布反映了图像灰度分布的底片，其上另伴有朗奇光栅的结构。2.2 彩色图像的恢复解码图2如图2 所示，解码操作白光处理系统是一个白光照明的4f系统。图中S 为白光光源，经L1准直照明置于物面上的黑白胶片，空间滤波器置于频谱面上，在像平面得到彩色图像输出。由于黑白胶片被三套取向不同的光栅所调制，因而，谱面上三个不同取向的频谱分别载有红、绿、蓝三种颜色的信息。将编码片输入白光处理系统，频谱面上放置滤波器，只允许+1 级通过（滤波器的选取不是唯一的，也可以仅允许零级通过）编码片是位相型的，光波位相被输入片的乳胶厚度所调制输出面的空间光强分布一方面与位相调制的程度有关，另一方面与照明光波波长有关。当用白光照明时，透过编码片的光束经位相调制后的振幅分布是波长的函数不同波长到达输出面具有各自不同的强度分布，对应各波长的暗区都不会重叠在空间同一位置，因此，输出面便呈现一幅彩色图像输出图像上的色彩便直接反应了黑白底片的白光密度，而位相每改变一个微小量，输出图像就会在颜色上呈现一个较明显的变化。因而，用这一方法得到的假彩色显示对灰度等级是十分灵敏的。3 假彩色编码的应用彩色胶片的存储：大量的彩色电影胶片、彩色图片资料利用这种编码方法，可翻制成黑白编码片长期保存，信息不会丢失。褪色图像的恢复：目标图像由于距离太远而会呈现“褪色”现象，使用这种白光信息处理技术可以使呈现“褪色”色彩的恢复。如可以不再用黑白胶片作为载体，在许多领域将应用得更实时、更灵活。假彩色编码彩虹全息图：利用假彩色编码分数傅里叶变换全息图再现方式的特殊性和它的编码颜色与再现系统的分数阶有关的特性,可建立一种新的防伪全息术。材料的半定量分析分析：利用假彩色编码技术制作的电镜彩色图片, 色彩差较大, 尤其是对于原子序数相差较大的元素彩色相差更大。因此对材料进行分析非常直观可靠, 弥补了用谱仪分析只能在图片上显示X 射线点而不能显示二次电子图像, 只能在一条线上来显示成曲线而不能看整体分布情况的弱点。从而使材料的组织形貌、含量和分布在一张彩色图上显示出来, 使对材料进行