Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для операций под ложным военным флагом см. Ложный флаг .
Мозаика выполнена из серии 53 снимков , сделанных с помощью трех спектральных фильтров с помощью Галилео ' системы формирования изображения с , как он пролетел над северными регионами Луны в декабре 1992 года

Ложный цвет (или псевдо цвет ) относится к группе цветных методов визуализации используется для отображения изображений в цвете , которые были записаны в видимой или не видимой части электромагнитного спектра . Изображение в ложных цветах - это изображение, на котором объект изображен в цветах , отличных от тех, которые может показать фотография (изображение в истинном цвете ). На этом изображении цвета были назначены для трех разных длин волн, которые наши глаза обычно не видят.

Кроме того, варианты ложного цвета, такие как псевдоцвет , нарезка плотности и хороплеты , используются для визуализации информации либо данных, собранных с помощью одного канала шкалы серого, либо данных, не отображающих части электромагнитного спектра (например, возвышение на картах рельефа или типы тканей в магнитном поле). резонансная томография ).

Типы цветопередачи [ править ]

Истинный цвет [ править ]

Концепция истинного цвета может помочь понять ложный цвет. Изображение называется истинный цветом изображения , когда он предлагает естественный цвет исполнение, или когда оно приближается к нему. Это означает, что цвета объекта на изображении кажутся человеческому наблюдателю таким же образом, как если бы этот наблюдатель непосредственно видел объект: зеленое дерево выглядит зеленым на изображении, красное яблоко - красным, голубое небесно-голубое и скоро. [1] При применении к черно-белым изображениям истинный цвет означает, что воспринимаемая легкость объекта сохраняется при его изображении.

Два спутниковых снимка Landsat, показывающие один и тот же регион:
Чесапикский залив и город Балтимор [2]
Та же область, что и на изображении в искусственных цветах с использованием спектральных полос ближнего инфракрасного , красного и зеленого цветов, сопоставленных с RGB - на этом изображении растительность показана в красном тоне, поскольку растительность отражает большую часть света в ближнем инфракрасном диапазоне.
Бернс Клифф внутри кратера Эндюранс на Марсе . Цвет приблизительно соответствует истинному цвету, потому что вместо красного спектрального диапазона использовался инфракрасный. Результатом является метамерный сбой в цвете неба, которое на изображении слегка зеленоватое - если бы присутствовал человек- наблюдатель, то этот человек бы воспринял фактический цвет неба, чтобы в нем было немного больше оранжевого. Ровер Opportunity, который сделал это изображение, имеет красный фильтр, но он часто не используется из-за более высокой научной ценности изображений, снятых с использованием инфракрасного диапазона, и ограничений передачи данных.

Абсолютная цветопередача невозможна. [3] Существует три основных источника цветовой ошибки ( метамерный сбой):

  • Различная спектральная чувствительность человеческого глаза и устройства захвата изображения (например, камеры ).
  • Различные спектральные излучения / отражения объекта и процесса визуализации изображения (например, принтера или монитора ).
  • Различия в спектральной освещенности для отражающих изображений (например, фотопечати) или отражающих объектов - подробности см. В индексе цветопередачи (CRI).

Результатом метамерного сбоя может быть, например, изображение зеленого дерева, которое показывает другой оттенок зеленого, чем само дерево, другой оттенок красного для красного яблока, другой оттенок синего для голубого неба и т. Д. на. Управление цветом (например, с профилями ICC ) может использоваться для смягчения этой проблемы в рамках физических ограничений.

Приблизительные изображения в истинном цвете, собранные космическим аппаратом, являются примером, когда изображения имеют определенное количество метамерных сбоев, поскольку спектральные диапазоны камеры космического корабля выбираются для сбора информации о физических свойствах исследуемого объекта и не выбираются для захвата. полноцветные изображения. [3]

Эта приблизительная панорама в истинных цветах показывает ударный кратер Эндюранс на Марсе . Он был сделан панорамной камерой марсохода Opportunity и представляет собой совокупность 258 изображений, сделанных в спектральных диапазонах 480, 530 и 750 нанометров (синий / зеленый, зеленый и ближний инфракрасный).

Ложный цвет [ править ]

Традиционный спутниковый снимок Лас-Вегаса в искусственных цветах. Земля, покрытая травой (например, поле для гольфа), отображается красным цветом.

В отличие от изображения в истинных цветах, изображение в искусственных цветах жертвует естественной цветопередачей, чтобы облегчить обнаружение особенностей , которые иначе трудно различить - например, использование ближнего инфракрасного диапазона для обнаружения растительности на спутниковых изображениях. [1] Хотя изображение в ложных цветах может быть создано только с использованием визуального спектра (например, для подчеркивания цветовых различий), обычно некоторые или все используемые данные относятся к электромагнитному излучению (ЭМ) за пределами визуального спектра (например, инфракрасного , ультрафиолетового или рентгеновского излучения). луч ). Выбор спектральных диапазонов определяется физическими свойствами исследуемого объекта.

Поскольку человеческий глаз использует три спектральных диапазона ( подробности см. В разделе « Трихроматия» ), три спектральных диапазона обычно объединяются в изображение в ложных цветах. По крайней мере, две спектральные полосы необходимы для кодирования ложных цветов [4], и можно объединить больше полос в три визуальных полосы RGB - при этом способность глаза различать три канала является ограничивающим фактором. [5] Напротив, «цветное» изображение, созданное из одного спектрального диапазона, или изображение, созданное из данных, состоящих из данных, не относящихся к ЭМ (например, высота, температура, тип ткани), является псевдоцветным изображением (см. Ниже).

Для истинного цвета каналы RGB (красный «R», зеленый «G» и синий «B») от камеры сопоставляются с соответствующими каналами RGB изображения, обеспечивая отображение «RGB → RGB». Для ложного цвета это соотношение изменилось. Простейшее кодирование ложных цветов - это взять изображение RGB в видимом спектре, но сопоставить его иначе, например, «GBR → RGB». Для традиционных спутниковых изображений Земли в искусственных цветах используется отображение «NRG → RGB», где «N» является ближним инфракрасным спектральным диапазоном (а синий спектральный диапазон не используется) - это дает типичное «растительность в красном» ложном -цветные изображения. [1] [6]

Ложный цвет используется (среди прочего) для спутниковых и космических изображений: примерами являются спутники дистанционного зондирования (например, Landsat , см. Пример выше), космические телескопы (например, космический телескоп Хаббла ) или космические зонды (например, Кассини-Гюйгенс ). Некоторые космические аппараты, наиболее яркими примерами которых являются марсоходы (например, Mars Science Laboratory Curiosity ), также могут получать приблизительные изображения в истинных цветах. [3] Метеорологические спутники производят, в отличие от космических аппаратов, упомянутых ранее, изображения в оттенках серого из видимого или инфракрасного спектра.

Примеры нанесения ложного цвета:
Эти три изображения в искусственных цветах демонстрируют применение дистанционного зондирования в точном земледелии : левое изображение показывает густоту растительности, а среднее изображение - наличие воды (зеленый / синий для влажной почвы и красный для сухой почвы). Правое изображение показывает, где культуры подвергаются стрессу, как, в частности, в полях 120 и 119 (обозначены красными и желтыми пикселями). Эти поля должны были быть орошены на следующий день.
Это составное изображение в искусственных цветах спиральной галактики Мессье 66 объединяет четыре инфракрасных спектральных диапазона от 3,6 до 8,0 микрометров . Вклад звездного света (измеренный на расстоянии 3,6 мкм) был вычтен из диапазона 5,8 и 8 мкм для улучшения видимости выбросов полициклических ароматических углеводородов .
Это культовое изображение туманности Орла имеет вымышленный цвет, о чем можно судить по розовым звездам. Космическим телескопом Хаббла были сделаны три снимка: первый улавливает свет с частотой ионов серы (произвольно присвоенный красному цвету), второй - водорода (зеленый), третий - ионы кислорода (синий). Фактический цвет туманности неизвестен, но если посмотреть на нее на расстоянии, при котором так же видны «столбы» длиной в 1 световой год, для человеческого глаза, вероятно, будет почти однородный коричневато-серый цвет.

Псевдоцвет [ править ]

Псевдоцветное изображение (иногда в стиле псевдоцветовой или псевдо цвет ) получают из полутонового изображения путем отображения каждого значения интенсивности для цвета в соответствии с таблицей или функцией. [7] Псевдоцвет обычно используется, когда доступен единственный канал данных (например, температура, высота, состав почвы, тип ткани и т. Д.), В отличие от ложного цвета, который обычно используется для отображения трех каналов данных. [4]

Псевдоцветность может сделать некоторые детали более заметными, поскольку воспринимаемая разница в цветовом пространстве больше, чем между последовательными уровнями серого. С другой стороны, следует выбрать функцию сопоставления цветов, чтобы убедиться, что яркость цвета все еще монотонна, иначе неравномерное изменение затруднит интерпретацию уровней как для обычных, так и для слепых зрителей. Один из нарушителей - широко используемая палитра «радуга» с точечным изменением яркости. (См. Также Choropleth map § Цветовая прогрессия .) [8]

Типичным примером использования псевдоцвета является термография (тепловизионное изображение), когда инфракрасные камеры имеют только одну спектральную полосу и показывают свои полутоновые изображения в псевдоцвете.

Примеры кодирования температуры псевдоцветом:
Термограмма пассивного дома на переднем плане и традиционного дома на заднем плане. Обратите внимание на клавишу цвета и температуры справа.
Тепловое изображение паровоза с использованием псевдоцветного кодирования: желтый / белый означает горячее, а красный / фиолетовый - прохладный.
На этом псевдоцветном изображении показаны результаты компьютерного моделирования температур во время входа космического корабля в космос . Области, достигающие 3 000 ° F (1650 ° C), можно увидеть желтым цветом.

Другим знакомым примером псевдоцвета является кодирование высоты с использованием гипсометрических оттенков на картах физического рельефа , где отрицательные значения (ниже уровня моря ) обычно представлены оттенками синего, а положительные значения - зеленым и коричневым.

Примеры кодирования высоты псевдоцветом:
Карта высот Тихого океана , на которой дно океана показано в оттенках синего, а суша - в зеленых и коричневых тонах.
Эта карта рельефа высот с цветовой кодировкой указывает на результат наводнения на Марсе . Обратите внимание на цвет ключа отметки внизу.
Луна с гипсометрическими красным для самых высоких точек и фиолетового для самых низкого.

В зависимости от используемой таблицы или функции и выбора источников данных псевдоокрашивание может увеличивать информационное содержание исходного изображения, например, добавление географической информации, объединение информации, полученной от инфракрасного или ультрафиолетового света, или других источников, таких как сканирование МРТ . [9]

Примеры наложения дополнительной информации псевдоцветом:
На этом изображении показаны вариации композиции Луны, наложенные псевдоцветом.
МРТ колена в оттенках серого - разные уровни серого указывают на разные типы тканей, требующие обученного глаза.
Псевдоцветная МРТ колена, созданная с использованием трех различных оттенков серого - типы тканей легче различить с помощью псевдоцвета.

Еще одно применение псевдоокрашивания - сохранение результатов обработки изображения; то есть изменение цветов для облегчения понимания изображения. [10]

Нарезка по плотности [ править ]

Изображение Тасмании и окружающих вод с использованием разреза плотности для отображения концентрации фитопланктона . Цвет океана, полученный на спутниковом изображении, отображается в семи цветах: желтый, оранжевый и красный указывают на большее количество фитопланктона, а светло-зеленый, темно-зеленый, голубой и темно-синий указывают на меньшее количество фитопланктона; земля и облака изображены разными цветами.

Нарезка по плотности , разновидность псевдоцвета, делит изображение на несколько цветных полос и (среди прочего) используется при анализе изображений дистанционного зондирования . [11] Для нарезки плотности диапазон уровней градаций серого делится на интервалы, причем каждому интервалу назначается один из нескольких дискретных цветов - в отличие от псевдоцвета, который использует непрерывную цветовую шкалу. [12] Например, на тепловом изображении в оттенках серого. Значения температуры на изображении могут быть разделены на полосы по 2 ° C, и каждая полоса представлена ​​одним цветом - в результате пользователь может легче определить температуру одного пятна на термографе, поскольку заметные различия между отдельными цвета лучше, чем у изображений с непрерывной шкалой серого или непрерывным псевдоцветом.

Хороплет [ править ]

Основная статья: Карта хороплета
Президентские выборы в США 2004 года , визуализировали с использованием choropleth карты. Республиканская партия и Демократическая партия традиционно присваиваются красным и голубее цвет соответственно.

Choropleth это изображение или карта , в которой участки окрашены или узорной пропорционально категории или значения одного или нескольких переменных представлены. Переменные отображаются в несколько цветов; каждая область вносит одну точку данных и получает один цвет из этих выбранных цветов. В основном это наложение плотности, применяемое к наложению псевдоцвета. Таким образом, картографическая карта географической области является крайней формой ложного цвета.

Фальшивый цвет в искусстве [ править ]

В то время как художественное оформление способствует субъективному выражению цвета, Энди Уорхол (1928–1987) стал культурно значимой фигурой движения современного искусства , создавая картины в искусственных цветах с помощью методов трафаретной печати . Некоторые из самых узнаваемых гравюр Уорхола включают репликацию Мэрилин Монро , ее изображение основано на кадре из фильма « Ниагара» . Сюжетом был секс-символ и звездочка фильма нуар , смерть которой в 1962 году повлияла на художника. Серия принтов была сделана с нежностью, но на его конвейере изображена ее личность как иллюзия.стиль художественной продукции, неэротичный и слегка гротескный. [13] Используя различные цветовые палитры чернил, Уорхол погрузился в процесс повторения, который служит для сравнения персонажей и повседневных предметов с качествами массового производства и потребления . [14] Цвета чернил были выбраны путем эстетических экспериментов и не коррелируют с ложной цветопередачей электромагнитного спектра, используемого при обработке изображений дистанционного зондирования . В течение многих лет художник продолжал трафаретную печать изображений Мэрилин Монро в ложных цветах, возможно, его наиболее часто упоминаемой работой была « Бирюзовая Мэрилин» [15].который был куплен в мае 2007 года частным коллекционером за 80 миллионов долларов США. [16]

См. Также [ править ]

  • NASA World Wind использует несколько слоев спутниковых изображений в искусственных цветах
  • Список программных палитр - раздел ложных цветовых палитр
  • Мнимые цвета , точки в цветовом пространстве, соответствующие цветовому восприятию, которое не может быть создано никаким физическим (неотрицательным) спектром света.
  • Гиперспектральная визуализация собирает и обрабатывает информацию по всему электромагнитному спектру.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c «Принципы дистанционного зондирования - Центр дистанционного зондирования, зондирования и обработки, CRISP» . www.crisp.nus.edu.sg . Проверено 1 сентября 2012 .
  2. ^ "Композитор Landsat 7" . landsat.gsfc.nasa.gov. 2011-03-21 . Проверено 1 сентября 2012 .
  3. ^ a b c Нэнси Аткинсон (01.10.2007). «Правда или ложь (цвет): искусство внеземной фотографии» . www.universetoday.com . Проверено 1 сентября 2012 .
  4. ^ "NGC 3627 (M66) - Коллекция космического телескопа НАСА Спитцер" . www.nasaimages.org. 2005-09-15. Архивировано из оригинала на 2011-09-01 . Проверено 1 сентября 2012 .
  5. ^ GDSC, Nationaal Lucht- ан Ruimtevaartlaboratorium (Национальная лаборатория воздушного и космического транспорта), Нидерланды. «Ленточные комбинации» . GDSC , Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (Национальная лаборатория воздушного и космического транспорта), Нидерланды. Архивировано из оригинала на 2012-08-17.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ "Псевдоцветный фильтр для VirtualDub" . Neuron2.net. Архивировано из оригинала на 2010-06-11 . Проверено 1 сентября 2012 .
  7. ^ Stauffer, Reto. «Где-то над радугой» . Мастер HCL . Дата обращения 14 августа 2019 .
  8. ↑ Леонид И. Димитров (1995). «Псевдоцветная визуализация ЭЭГ-активности коры головного мозга человека с использованием объемной визуализации на основе МРТ и интерполяции Делоне» . Медицинская визуализация 1995: Отображение изображений . 2431 : 460. Bibcode : 1995SPIE.2431..460D . CiteSeerX 10.1.1.57.308 . DOI : 10.1117 / 12.207641 . Архивировано из оригинала на 2011-07-06 . Проверено 18 марта 2009 . 
  9. ^ Сетчелл, CJ; Кэмпбелл, Северо-Запад (июль 1999 г.). «Использование цветовых характеристик текстуры Габора для понимания сцены» (PDF) : 372–376. DOI : 10.1049 / ф: 19990346 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  10. ^ Джон Алан Ричардс; Сюпин Цзя (2006). Анализ цифровых изображений дистанционного зондирования: Введение (4-е изд.). Birkhäuser. С. 102–104. ISBN 9783540251286. Проверено 26 июля 2015 .
  11. ^ JB Кэмпбелл, «Введение в дистанционное зондирование», 3-е изд., Тейлор и Фрэнсис, стр. 153
  12. ^ Вуд, Пол (2004). Разновидности модернизма . Лондон, Соединенное Королевство: Издательство Йельского университета. С. 339–341, 354. ISBN 978-0-300-10296-3.
  13. ^ "Золотая Мэрилин Монро" . www.MoMa.org . Дата обращения 9 июня 2014 .
  14. ^ Фэллон, Майкл (2011). Как анализировать работы Энди Уорхола . Северный Манкато, Миннесота, Соединенные Штаты Америки: ABDO Publishing Company. стр.  44 -46. ISBN 978-1-61613-534-8.
  15. ↑ Фогель, Кэрол (25 мая 2007 г.). «Искусство внутри» . Нью-Йорк Таймс . Дата обращения 9 июня 2014 .

Внешние ссылки [ править ]

  • НАСА: Landsat
  • UCSC
  • НАСА (веб-архив)
  • НАСА: Чандра