指定任意颜色作为伪彩

imagej进阶

在掌握了RGB与HSB颜色空间转换后，我们可以指定任意颜色作为伪彩。

我们知道一个成像数据可能有多个通道，但是一个通道如果使用最简单的单色伪彩来表示，通常就是选择 RGB 中一个或者两个通道来进行线性映射：

  • R：红色伪彩

  • G：绿色伪彩

  • B：蓝色伪彩

  • RG：黄色伪彩

  • RB：粉色伪彩（Magenta）

  • GB：青色伪彩（Cyan）

如果我们做多色成像时，通道数量超过 6，其它通道也想使用单色伪彩来表示，该怎么办呢？这个时候可以通过指定 HSB 中任意一个色度，然后把信号的强度，映射为颜色的亮度或者对比度。

首先可以利用 HSB颜色空间来绘制一个 colormap，看看颜色的线性分布情况：

imagej_hsb_color_map.gif-55cd7ee8fe.gif

这里我们其实按照 Hue、Saturation、Brightness 三个分量，分别线性采样，看看颜色的分布。图像从左到右横轴是 Hue 从 0 到 360，可以很明显地看到颜色0的分区。从上到下是 Brightness，亮度从0-255；然后不同的 slice 从前往后，对应的色彩饱和度不断增大。其主体逻辑代码如下：

newImage("map","RGB white",360,255,10);
for(k=0;k<10;k++){
  setSlice(k+1);
  sat=(k+1)/10;
  for(i=0;i<360;i++){
  hue=i;
    for(j=0;j<255;j++){
      bri=j;
      hsb = newArray(hue,sat,bri);
      rgb = HSB2RGB(hsb);   // 具体函数代码见下方
      setColor(rgb[0],rgb[1],rgb[2]);
      fillRect(i,j,1,1);
    }
  }
}

然后我们找一个单通道荧光图像，尝试使用任意颜色：

imagej_hsb_change_color.gif-ddd19b45c4.gif

接下来放上主要逻辑代码：

imgtype = bitDepth();
if (imgtype!=24){
  exit("Error: Input is not RGB image.");
}




hues = newArray(30, 80, 130, 180, 230, 280, 330);
n = lengthOf(hues);




for (i = 0; i < n; i++) {
  hue = hues[i];
  main(hue);
}




/* --- 自定义函数 --- */
function main(hue){
  w = getWidth();
  h = getHeight();
  for (i = 0; i < h; i++) {
    for (j = 0; j < w; j++) {
      hsb = getHSB(i,j);
      v = hsb[2]; // 提取原图像亮度
      if (v>0){
        hsb = newArray(hue, 1, v);
        // 保持原图像亮度，固定饱和度，修改色度
        rgb = HSB2RGB(hsb);
        setColor(rgb[0], rgb[1], rgb[2]);
        fillRect(i, j, 1, 1);
      }
    }
  }
}

这里整理一下RGB和HSB颜色空间互换和取值的函数：

function getHSB(x,y){
  rgb = getRGB(x,y);
  HSB = RGB2HSB(rgb);
  return HSB;
}




function RGB2HSB(rgb){
  r = rgb[0]; // red
  g = rgb[1]; // green
  b = rgb[2]; // blue
  Array.getStatistics(rgb, min, max, mean, stdDev);
  if (max==min) h = NaN; //h(0-360)
  else if (max==r && g>=b) h = 60*(g-b)/(max-min);
  else if (max==r && g<b) h = 60*(g-b)/(max-min)+360;
  else if (max==g) h = 60*(b-r)/(max-min)+120;
  else if (max==b) h = 60*(r-g)/(max-min)+240;
  if (max==0) s = 0; //s(0-1)
  else s = 1-min/max;
  b = max; //b(0-255)
  HSB = newArray(h,s,b);
  return HSB;
}




function getRGB(x,y){
  RGB = newArray(3);
  v = getPixel(x,y);
  RGB[0] = (v>>16)&0xff;  // extract red byte (bits 23-17)
  RGB[1] = (v>>8)&0xff; // extract green byte (bits 15-8)
  RGB[2] = v&0xff;       // extract blue byte (bits 7-0)
  return RGB;
}




function HSB2RGB(hsb){
  h = hsb[0]; //0~360
  s = hsb[1]; //0~1
  v = hsb[2]; //0~255




  hi = floor(h/60);
  f = h/60-hi;
  p = v*(1-s);
  q = v*(1-f*s);
  t = v*(1-(1-f)*s);




  if (hi==0) rgb=newArray(v,t,p);
  if (hi==1) rgb=newArray(q,v,p);
  if (hi==2) rgb=newArray(p,v,t);
  if (hi==3) rgb=newArray(p,q,v);
  if (hi==4) rgb=newArray(t,p,v);
  if (hi==5) rgb=newArray(v,p,q);




  return rgb;
}

另外加上一段网上收集的输入波长输出颜色的转换 ImageJ Macro代码：

/*
 * This script implements the wavelength to RGB conversion
 * illustrated at http://www.physics.sfasu.edu/astro/color/
 * by linear approximation of the curves.
 */
function setColorByWavelength(wavelength) {
  // These values will be between 0 and 1
  red = green = blue = 0;
  if (wavelength < 380 || wavelength > 780)
    abort("Only wavelengths between 380 and 780 are supported");
  else if (wavelength <= 440) {
    red = (440 - wavelength) / (440 - 380);
    blue = 1;
  }
  else if (wavelength <= 490) {
    green = (wavelength - 440) / (490 - 440);
    blue = 1;
  }
  else if (wavelength <= 510) {
    green = 1;
    blue = (510 - wavelength) / (510 - 490);
  }
  else if (wavelength <= 580) {
    red = (wavelength - 510) / (580 - 510);
    green = 1;
  }
  else if (wavelength <= 645) {
    red = 1;
    green = (645 - wavelength) / (645 - 580);
  }
  else
    red = 1;
  intensity = 1;
  if (wavelength > 700)
    intensity = 0.3 + 0.7 * (780 - wavelength) / (780 - 700);
  else if (wavelength < 420)
    intensity = 0.3 + 0.7 * (wavelength - 380) / (420 - 380);
  red *= intensity;
  green *= intensity;
  blue *= intensity;
  // assuming gamma == 1
  setForegroundColor(red * 255, green * 255, blue * 255);
}




wavelength = getNumber("Wavelength", 480);
setColorByWavelength(wavelength);