[科普中国]-假彩色图像

定义

人眼只能区分20余种不同等级的灰度，却可辨别几千种不同的色度与不同亮度。真彩色图像是指符合人眼视觉习惯的颜色，即影像与实际地貌相一致。由于在进行图像分析时，肉眼难以鉴别色彩相近的各个波段，因此，将真彩色图像转变为与实际地貌不一致的色彩，可以提高图像的可鉴别度。假彩色图像就是图像的彩色显示中的一种，也是在进行遥感影像监督分类等过程时常常运用的图像。

假彩色图像是通过不同波段合成得到的彩色影像，目的主要有两个：一个是使感兴趣的目标呈现奇异的彩色或置于奇特的色彩环境中，从而更受人注目；一个是为了使景物呈现出与人眼色相匹配的颜色，以突出相关的专题信息，提高图像的视觉效果，使分析者能够更容易地识别图像内容，从图像中提取更有用的定量化信息。例如，人眼视网膜中锥状细胞对绿色最敏感，因此，若把原来颜色不易辨认的目标经假彩色处理呈现绿色，就能大大提高人眼对目标的分辨力。1

彩色合成图像显示，即三幅8bit图像以R、G、B方式存于存储器内，通过三个8bit分离的数模变换器（DAC）连续读每个R、G、B图像的同一像元亮度值，并变换为模拟信号。假彩色图像则是彩色图像增强的一种。

若红波段（R）、绿波段（G）、蓝波段（B）三幅图像分别赋予R、G、B三色，所生成的是“真彩色”或“天然”彩色合成图像，如TM3、2、1（RGB）；若三幅其他任何波段图像赋予R、G、B三色，则得假彩色合成图像，如TM1、2、3（RGB），TM3、5、4（RGB）等；若近红外波段（NIR）、红波段（R）、绿波段（G）三幅图像分别赋予R、G、B三色，则得标准假彩色合成图像，如TM4、3、2（RGB），SPOT3、2、1（RGB）等；在标准假彩色合成图像中，三种主要的地表覆盖类型：植被呈红色系列，水体呈蓝色系列，裸地呈浅色系列，易于识别2。

原理假彩色图像所表达的通常是一幅自然彩色图像或同一景多光谱或高光谱影像。假彩色图像利用假彩色增强技术，即通过映射函数将其变换成新的三基色分量，彩色合成使图像中各目标呈现出与原图像不同的彩色。

若将可见光与非可见光波段结合起来，通过假彩色处理，就能获得更丰富的信息，便于对地物识别。

多光谱图像假彩色增强可表示为：

式中， 为第i波段图像；fR、fG、fB为通用的函数运算；RF、GF、BF为经增强处理后送往颜色显示器的三基色分量。

对于自然景色图像，通用的线性假彩色映射可表示为

它是将原图像的三基色RF、GF、BF转换成另一组新的三基色分量Rf、Gf、Bf。1

在遥感多波段影像中，波段的个数往往大于彩色通道的个数（3个），在遥感影像软件中打开多波段影像时可以采用假彩色图像增强模式，通过多波段变换的方式使得待显示的波段个数与颜色通道个数一致。例如，陆地卫星多光谱扫描影像彩色合成，常采用MSS4+MSS5+MSS7与蓝+绿+红外的常规组合，这样的合成彩色图像更易于影像的解译和判读。这种典型的常规组合，其效果是植被显示为显著的红色，而其他地物颜色变化不显著，由于植被辨识普遍用于农业、生态环境建设等多个领域，因此这种常规组合的假彩色增强使用十分普遍。如果选择的波段与彩色颜色通道的光谱响应完全一致，此时获取的合成影像为真彩色影像。

应用以Landsat7的ETM+传感器为例，其各波段的特点如下表所示：

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根据分析对象的不同，可以合成不同波段的假彩色图像：

（1）Band 3、2、1合成

这种R、G、B组合模拟出一副自然色的图像。有时用于海岸线的研究和烟柱的探测；

（2）Band 、5、3 合成

用于土壤湿度和植被状况的分析。也很好的用于内陆水体和陆地/水体边界的确定；

（3） Band 4、3、2 合成

属于红外假色。在植被、农作物、土地利用和湿地分析的遥感方面，这是最常用的波段组合；

（4）Band 7、4、2合成

用于土壤和植被湿度内容分析、内陆水体定位。植被显示为绿色的阴影；

（5） Band 5、4、3 合成

用于城镇和农村土地利用的区分、陆地/水体边界的确定；

（6）Band 4、5、7合成

用于 探测云、雪和冰（尤其在高维度地区）。