Falsche Farbe

Falsche Farbe bezieht sich auf eine Gruppe von Farbwiedergabemethoden, die verwendet werden, um Bilder in Farbe anzuzeigen, die in den sichtbaren oder nicht sichtbaren Teilen des elektromagnetischen Spektrums aufgezeichnet wurden. Ein Falschfarbenbild ist ein Bild, das ein Objekt in Farben darstellt, die sich von denen unterscheiden, die eine Fotografie (ein Echtfarbenbild) zeigen würde.

Darüber hinaus werden Varianten von Falschfarben wie Pseudofarbe, Density Slicing und Choroplethen zur Informationsvisualisierung von Daten verwendet, die von einem einzelnen Graustufenkanal erfasst werden, oder von Daten, die keine Teile des elektromagnetischen Spektrums darstellen (z. B. Elevation in Reliefkarten oder Gewebetypen in Magnetismus) Resonanzbildgebung).

Arten von Farbwiedergaben

Wahre Farbe
Um falsche Farben zu verstehen, ist ein Blick auf das Konzept hinter True Color hilfreich. Ein Bild wird als Echtfarbenbild bezeichnet, wenn es eine natürliche Farbwiedergabe bietet oder wenn es sich in der Nähe befindet. Das bedeutet, dass die Farben eines Objekts in einem Bild einem menschlichen Beobachter auf die gleiche Weise erscheinen, als ob dieser Betrachter das Objekt direkt betrachten würde: Ein grüner Baum erscheint im Bild grün, ein roter Apfel rot, ein blauer Himmel blau und bald. Bei der Anwendung auf Schwarz-Weiß-Bilder bedeutet Echtfarbe, dass die wahrgenommene Leichtigkeit eines Motivs in seiner Darstellung erhalten bleibt.

Absolutes Echtfarben-Rendering ist nicht möglich. Es gibt drei Hauptquellen für Farbfehler (metamerische Fehler):

Unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten des menschlichen Auges und einer Bilderfassungseinrichtung (z. B. einer Kamera).
Unterschiedliche spektrale Emissionen / Reflexionen des Objekts und des Bildrenderprozesses (z. B. eines Druckers oder Monitors).
Unterschiede in der spektralen Bestrahlungsstärke bei reflektierenden Bildern (z. B. Fotodrucken) oder reflektierenden Objekten – Details siehe Farbwiedergabeindex (CRI).
Das Ergebnis eines metamerischen Scheiterns wäre zum Beispiel ein Bild eines grünen Baumes, der einen anderen grünen Farbton als der Baum selbst aufweist, ein anderer Rot-Ton für einen roten Apfel, ein anderer Blau-Ton für den blauen Himmel und so auf. Farbmanagement (z. B. mit ICC-Profilen) kann verwendet werden, um dieses Problem innerhalb der physikalischen Beschränkungen zu mildern.

Ungefähre Echtfarbbilder, die von Raumfahrzeugen gesammelt wurden, sind ein Beispiel, bei dem Bilder eine gewisse metamerische Fehlerquote aufweisen, da die Spektralbänder der Kamera eines Raumfahrzeugs gewählt werden, um Informationen über die physikalischen Eigenschaften des zu untersuchenden Objekts zu sammeln True-Color-Bilder.

Falsche Farbe
Im Gegensatz zu einem Echtfarbenbild opfert ein Falschfarbenbild die natürliche Farbwiedergabe, um die Erkennung von Merkmalen zu erleichtern, die sonst nicht leicht zu erkennen sind – zum Beispiel die Verwendung von Nahinfrarot zur Erkennung von Vegetation in Satellitenbildern. Während ein Falschfarbenbild nur unter Verwendung des visuellen Spektrums erzeugt werden kann (z. B. um Farbunterschiede zu betonen), werden typischerweise einige oder alle verwendeten Daten von elektromagnetischer Strahlung (EM) außerhalb des visuellen Spektrums (z. B. Infrarot, Ultraviolett oder Röntgen) verwendet. Die Wahl der Spektralbänder richtet sich nach den physikalischen Eigenschaften des Untersuchungsobjekts.

Da das menschliche Auge drei Spektralbänder verwendet (siehe Trichromie für Details), werden drei Spektralbänder üblicherweise zu einem Falschfarbenbild kombiniert. Mindestens zwei Spektralbänder werden für eine Falschfarbencodierung benötigt, und es ist möglich, mehr Bänder in die drei visuellen RGB-Bänder zu kombinieren – wobei die Fähigkeit des Auges, drei Kanäle zu erkennen, der limitierende Faktor ist. Im Gegensatz dazu ist ein „Farb“ -Bild, das aus einem Spektralband hergestellt wird, oder ein Bild, das aus Daten besteht, die aus Nicht-EM-Daten bestehen (z. B. Elevation, Temperatur, Gewebetyp), ein Pseudofarbbild (siehe unten).

Bei echten Farben werden die RGB-Kanäle (rot „R“, grün „G“ und blau „B“) von der Kamera auf die entsprechenden RGB-Kanäle des Bildes abgebildet, was zu einer „RGB → RGB“ -Karte führt. Bei falscher Farbe wird diese Beziehung geändert. Die einfachste Falschfarben-Kodierung besteht darin, ein RGB-Bild im sichtbaren Spektrum aufzunehmen, aber es anders abzubilden, zB „GBR → RGB“. Für traditionelle Falschfarben-Satellitenbilder der Erde wird eine „NRG → RGB“ -Mappung verwendet, wobei „N“ das Nah-Infrarot-Spektralband ist (und das blaue Spektralband nicht verwendet wird) – dies ergibt die typische „Vegetation in Rot“ falsch -Farbbilder.

Falschfarben werden unter anderem für Satelliten- und Weltraumbilder verwendet: Beispiele sind Fernerkundungssatelliten (z. B. Landsat, siehe Beispiel oben), Weltraumteleskope (z. B. das Hubble-Weltraumteleskop) oder Raumsonden (z. B. Cassini-Huygens). Einige Raumfahrzeuge mit Rovern (z. B. dem Mars Science Laboratory Curiosity) sind die prominentesten Beispiele und haben die Fähigkeit, ungefähre Echtfarbbilder zu erfassen. Wettersatelliten erzeugen im Gegensatz zu den zuvor erwähnten Raumfahrzeugen Graustufenbilder aus dem sichtbaren oder infraroten Spektrum.

Pseudocolor
Ein Pseudofarbenbild (manchmal gestylt Pseudofarbe oder Pseudofarbe) wird von einem Graustufenbild abgeleitet, indem jeder Intensitätswert gemäß einer Tabelle oder Funktion auf eine Farbe abgebildet wird. Pseudofarbe wird normalerweise verwendet, wenn ein einzelner Datenkanal verfügbar ist (z. B. Temperatur, Elevation, Bodenzusammensetzung, Gewebetyp usw.), im Gegensatz zu Falschfarben, die üblicherweise zur Anzeige von drei Datenkanälen verwendet werden.

Ein typisches Beispiel für die Verwendung von Pseudofarben ist die Thermografie (Thermografie), bei der Infrarotkameras nur ein Spektralband aufweisen und ihre Graustufenbilder in Pseudofarben darstellen.

Ein weiteres bekanntes Beispiel für Pseudofarben ist die Kodierung von Höhen mit Hilfe hypsometrischer Farbtöne in Reliefkarten, wobei negative Werte (unter dem Meeresspiegel) normalerweise durch Blautöne und positive Werte durch Grün und Braun dargestellt werden.

Das Pseudocolorieren kann einige Details sichtbarer machen, da der wahrgenommene Unterschied im Farbraum größer ist als zwischen aufeinanderfolgenden Graustufen allein.

Abhängig von der verwendeten Tabelle oder Funktion und der Wahl der Datenquellen kann die Pseudofärbung den Informationsgehalt des Originalbildes erhöhen, zum Beispiel das Hinzufügen geographischer Informationen, die Kombination von Informationen aus Infrarot- oder Ultraviolettlicht oder anderen Quellen wie MRT-Scans.

Eine weitere Anwendung von Pseudocoloring besteht darin, die Ergebnisse der Bildbearbeitung zu speichern; das heißt, die Farben ändern, um das Verständnis eines Bildes zu erleichtern.

Dichte schneiden
Density Slicing, eine Variation der Pseudofarbe, teilt ein Bild in wenige farbige Bänder und wird (unter anderem) für die Analyse von Fernerkundungsbildern verwendet. Beim Dichte-Slicing wird der Bereich der Graustufen in Intervalle unterteilt, wobei jedes Intervall einer von einigen diskreten Farben zugeordnet wird. Dies steht im Gegensatz zur Pseudo-Farbe, die eine kontinuierliche Farbskala verwendet. Zum Beispiel können in einem Graustufen-Wärmebild die Temperaturwerte in dem Bild in Bänder von 2 ° C aufgeteilt werden und jedes Band wird durch eine Farbe dargestellt – als ein Ergebnis kann die Temperatur eines Punkts in dem Thermograph durch den Benutzer leichter erfasst werden , weil die erkennbaren Unterschiede zwischen den diskreten Farben größer sind als die von Bildern mit kontinuierlicher Graustufen- oder kontinuierlicher Pseudofarbe.

Choroplethe
Eine Choroplethe ist ein Bild oder eine Karte, in der Bereiche proportional zu der Kategorie oder dem Wert einer oder mehrerer darzustellender Variablen gefärbt oder gemustert sind. Die Variablen sind auf einige Farben abgebildet; Jeder Bereich trägt einen Datenpunkt bei und erhält eine Farbe aus diesen ausgewählten Farben. Im Grunde ist es das Dichte-Spleißen, das auf eine Pseudocolor-Überlagerung angewendet wird. Eine Choroplethenkarte eines geografischen Gebiets ist somit eine extreme Form von Falschfarben.

Falsche Farbe in den Künsten
Während künstlerische Darbietung zu subjektivem Ausdruck von Farbe führt, ist Andy Warhol (1928-1987) zu einer kulturell bedeutsamen Figur der modernen Kunstbewegung geworden, indem er mit Siebdrucktechniken falsche Farbbilder geschaffen hat. Zu Warhols bekanntesten Drucken gehört eine Kopie von Marilyn Monroe, deren Bild auf einem Filmrahmen aus dem Film basiert Niagara . Das Thema war ein Sexsymbol und Film Noir Starlet, dessen Tod im Jahr 1962 den Künstler beeinflusste. Eine Reihe von Drucken wurde mit Zärtlichkeit gemacht, aber ihre Persona als eine Illusion durch seine Fließband Stil der Kunstproduktion, die nicht erotisch und leicht grotesk sind. Mit verschiedenen Farbpaletten tauchte Warhol in einen Prozess der Wiederholung ein, der dazu dient, Personas und Alltagsgegenstände mit den Qualitäten von Massenproduktion und Konsum zu vergleichen. Die Farben der Tinte wurden durch Experimentieren mit der Ästhetik ausgewählt und korrelieren nicht mit einer falschen Farbwiedergabe des elektromagnetischen Spektrums, das in der Fernabtastbildverarbeitung verwendet wird. Seit Jahren druckt der Künstler Falschfarbenbilder von Marilyn Monroe im Siebdruckverfahren, wobei sein am meisten referenziertes Werk Turquoise Marilyn ist, das im Mai 2007 von einem privaten Sammler für 80 Millionen gekauft wurde UNS Dollar.