黑白摄像系统伪彩色处理方法

摘要

本发明涉及一种黑白摄像系统伪彩色处理方法，运用标准色板通过红绿蓝三色滤光片后得到的摄像图片进入计算机内计算出环境系数，然后将实际图片按同一方法摄入并存入计算机内进行伪彩色处理，此方法与传统黑白摄像系统相比，这种系统使普通的摄像机具有彩色识别能力；与传统彩色摄像系统相比，该系统经计算机软件处理后的彩色图像失真性小，占用数据空间小，图像的总体信息数据量与普通黑白摄像机所拍摄的图像基本相同。此外，还具有体积小，重量轻，成本低的特点。

权利要求

1.一种黑白摄像系统伪彩色处理方法，其特征在于，方法包括如下步骤：

1）预处理：黑白摄像机先对标准板进行拍摄，标准板中至少带有以红绿蓝作为3基色的标准板，驱动控制装置带动红绿蓝三色滤光片，每隔固定时间 ，红绿蓝三色滤光片其中之一会通过摄像头得出一幅图像，经过3 的时间后得出一组图像，根据这组图像中的三基色灰度值应用下面公式得出环境系数：* = ；其中

为标准板中红绿蓝三基色的R、G、B分量值矩阵； 为标准板中三基色分别通过三色滤光片之后得到的这组图像中它们所对应的灰度值矩阵；

2）、构建函数和变换求解：根据在上步中我们求得的环境系数建立函数 、、 , f（x，y）是原始灰度值；而 、 、 分别代表三基色值与灰度值的映射关系, 将标准板变为被摄物体，同样利用步骤1）中的驱动控制装置带动三色滤光片所拍出的一组图像，将图像传给计算机，就可根据公式 求得所求颜色的RGB，其中R（x，y）、G（x，y）、B（x，y）分别为彩色图像红绿蓝三种分量数值。

说明书

黑白摄像系统伪彩色处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种图像处理技术，特别涉及一种黑白摄像系统伪彩色处理。

背景技术

[0002] 伪彩色是一种为改善视觉效果，利用计算机图像增强技术对图像的灰度赋予的不同假色彩处理技术。伪彩色（Pseudo-color）图像的每个像素值实际上是一个索引值或代码，该代码值作为色彩查找表CLUT（Color Look-Up Table）中某一项的入口地址，根据该地址可查找出包含实际R、G、B的强度值。这种用查找映射的方法产生的色彩称为伪彩色。

[0003] 即B（i）=【R（i）、B（i）、G（i）】（1）

[0004] 其中B（i）代表不同灰度值，R、G、B代表三基色分量值.由于人眼只能区分20余种不同等级的灰度值，但却可以辨别几千种不同色度与不同亮度的彩色，因此若在显示或记录时把黑白图像变换成彩色图像不但可提高图像的鉴别度，同时也能满足某些特殊需要。如在军事、勘探、医药，生物科技，海洋摇杆领域中都有着重要而广泛的应用。

[0005] 在传统的伪彩色处理中，这种输入与输出像素间一对一的运算主要有以下几种算法：灰度分层法和变换法。

[0006] 灰度分层法：灰度分层技术是伪彩色处理技术中最简单方法之一。其假定把一幅图像看成一个二维的强度函数，这个方法可解释为：做一平面，使其平行于图像的坐标平面，那么，每一个平面在相交的区域上把函数进行分层。如在灰度级 l1,l2,l3,…,lm处定义M个平面，令l0代表黑[f(x,y)=0]和l（m+1）代表白[f(x,y)=L]。假定1

[0007] 若 （2）

[0008] 式中 是被分层平面所定义的与 区域相关的彩色，该分层法虽然比较直观、简单，但这种原理说到技术条件限制，所映射彩色不多。

[0009] 变换法：从一般意义上可以描述成：

[0010] （3）

[0011] 其中R（x，y）、G（x，y）、B（x，y）分别为彩色图像红绿蓝三种分量数值；f（x，y）是原始灰度值；而 、 、 分别代表三基色值与灰度值的映射关系。

[0012] 上式（3）说明变换法是对输入图像的灰度值实现三种独立变换，按灰度制的不同映射成不同的大小的红绿蓝3基色值值。

[0013] 就上述2中伪彩色算法而言，后一种明显要比前一种更具实用性和准确性。它所能映射的彩色，一般可达500多种。

发明内容

[0014] 本发明是针对伪彩色方法在摄像监控等领域应用的不足问题，提出了一种黑白摄像系统伪彩色处理方法，使传统的普通黑白摄像机在各种环境下拍摄到的图相恢复到彩色图像，且使恢复的颜色具有可靠性。

[0015] 本发明的技术方案为：一种黑白摄像系统伪彩色处理方法，其特征在于，方法包括如下步骤：

[0016] 1）预处理：黑白摄像机先对标准板进行拍摄，标准板中至少带有以红绿蓝作为3基色的标准板，驱动控制装置带动红绿蓝三色滤光片，每隔固定时间 ，红绿蓝三色滤光片其中之一会通过摄像头得出一幅图像，经过3 的时间后得出一组图像，根据这组图像中的三基色灰度值应用公式得出环境系数：

[0017] * = ；

[0018] 2）、构建函数和变换求解：根据在上步中我们求得的环境系数建立函数、 、 , f（x，y）是原始灰度值；而 、 、 分别代表三基色值与灰度值的映射关系, 将标准板变为被摄物体，同样利用步骤1）中的联动装置带动三色滤光片所拍出的一组图像，将图像传给计算机，就可根据公式
求得所求颜色的RGB，其中R（x，y）、G（x，y）、B（x，y）分别为彩色图像红绿蓝三种分量数值

[0019] 本发明的有益效果在于：本发明黑白摄像系统伪彩色处理方法，与传统黑白摄像系统相比，这种系统使普通的摄像机具有彩色识别能力；与传统彩色摄像系统相比，该系统经计算机软件处理后的彩色图像失真性小，占用数据空间小，图像的总体信息数据量与普通黑白摄像机所拍摄的图像基本相同。此外，还具有体积小，重量轻，成本低的特点。

附图说明

[0020] 图1为本发明黑白摄像系统结构示意图；

[0021] 图2为24色板波长-反射率特性图。

具体实施方式

[0022] 如图1所示黑白摄像系统结构示意图，其主要包括摄像系统和计算机软件处理系统两部分。摄像系统主要包括驱动控制装置1、黑白摄像机3以及附加滤光装置2，驱动控制装置1带动滤光装置2移动或转动位置，当光线照射物体被反射透过摄像机3的滤光装置2时，这种经过处理的黑白图像被摄像机3所获取并被储存起来，之后通过连接设备传到计算机4，经过软件计算之后，恢复成彩色图像。

[0023] 为了使在光强明暗等变化的环境中能够得到相对精确的颜色图案，本发明以标准24色卡为基准，由该板所提供的颜色块（主要是红黄蓝三基色）反射光线透过滤光片为基准构建运算函数。

[0024]

[0025] 在彩色化处理时，通过输入待测物体的G（R）、G（G）、G（B）灰度值就可以求得所求颜色RGB值。

[0026] 本发明中，最主要部分为滤光装置和计算机软件，根据具体需要不同，该系统分两种形式：一种是整体图像恢复，即实现整体图像彩色化（具体描述见实施方案一）；另一种是直接对摄像区域进行空间进行划分，使其拍摄的视场中直接分成不同区域。其功能是对摄像系统拍摄环境中特定物体进行彩色化处理（具体描述见实施方案二）。按其特点;第一种可以还原出整个拍摄图像并且对其视场没有附加要求，缺点是消耗能量较大。第二种装置精巧，结构简单，缺点是要求图像中待测颜色的物体要经过滤光装置在摄像视场中的每个区域。

[0027] 实施方案一：

[0028] 1、确定基准：如黑白摄像系统结构示意图所示，在预处理中，摄像机先对二十四色标准板进行拍摄（24色板中以红绿蓝作为3基色为基准），拍摄时使驱动控制装置1带动红绿蓝三色滤光片2，每隔固定时间 ，红绿蓝三色滤光片其中之一会通过摄像头得出一幅图像，这样经过3 的时间后得出一组图像，根据这组图像中的三基色灰度值应用公式（4）得出环境系数：

[0029] * = （4）

[0030] 2、构建函数和变换求解：根据在上步中我们求得的环境系数建立函数、 、 。之后我们将标准板变为被摄物体，同样利用步骤1中的联动装置带动三色滤光片所拍出的3张照片，传给计算机软件，就可根据公式（3）求得所求颜色的RGB。

[0031] 实施方案二：

[0032] 1、确定基准：如黑白摄像系统结构原理图所示，在预处理中，摄像机先对二十四色标准板进行拍摄（24色板中以红绿蓝作为3基色为基准），拍摄时使机械装置带动红绿蓝三色滤光片，每隔固定时间 ，红绿蓝三色滤光片其中之一会通过摄像头得出一幅图像，这样经过3 的时间后得出一组图像，根据这组图像中的三基色灰度值应用公式4得出环境系数。

[0033] 2、构建函数和变换求解：在得出传输函数之后，我们对摄像装置进行处理，在摄像头前加上由三色滤光片组成的滤光片，这样在所拍摄图像中会发现场景被划分成3部分，此时只需要把待测物体经过三个区域的黑白图像传给计算机软件，就可得到该物体的RGB。