Bài giảng Xử lý ảnh - Chương 21: Xử lý ảnh màu và ảnh đa phổ

430 Ch­¬ng 21 XỬ LÝ ẢNH MÀU VÀ ẢNH ĐA PHỔ 21.1. GIỚI THIỆU Trong chương trước, chúng ta đã đề cập tới các ảnh số hai chiều. Các ảnh như vậy có thể được coi như có mức xám là hàm hai biến không gian. Một sự tổng quát hoá dễ hiểu lên ba chiều sẽ cho chúng ta các ảnh có mức xám là một hàm hai biến không gian và một biến phổ. Chúng được gọi là các ảnh đa phổ. Khi việc lấy mẫu phổ bị giới hạn bởi ba dải tương ứng với ba dải phổ đỏ, lục và lam mà hệ thống thị giác của con người có thể cảm nhận, chúng ta gọi là thủ tục xử lý ảnh màu. Một ảnh ba chiều có thể được tạo ra bằng cách lấy mẫu không chỉ hai toạ độ không gian của một ảnh quang học, mà còn phổ bước sóng ánh sáng tại mỗi điểm. Vì vậy, thay vì lượng tử hoá tổng cường độ ánh sáng chiếu lên từng điểm ảnh, ta đi lấy mẫu và lượng tử hoá phổ điện từ của ánh tới đó. Việc này tạo thành một ảnh ba chiều mà trong đó mức xám là một hàm hai biến không gian và một biến thứ ba là bước sóng quang học. Phạm trù liên quan tới việc xử lý những ảnh như vậy thường gọi là phân tích ảnh đa phổ. Ảnh kết quả đôi khi được gọi với cái tên ảnh đa số (multidigital). Chúng thường được tổ chức như một chuỗi các ảnh số hai chiều, mà mỗi một ảnh trong số đó có được bằng cách số hóa ảnh ban đầu trong một dải phổ hẹp. 21.2. PHÂN TÍCH ẢNH ĐA PHỔ Có lẽ điểm nổi bật nhất đối với phân tích đa phổ đó là trong lĩnh vực cảm biến từ xa. Các ảnh đa phổ thu được từ máy bay hay trạm không gian đang bay trên vùng cần nghiên cứu trên bề mặt trái đất. Mỗi điểm ảnh được cảm biến bởi một bộ các thiết bị đo ánh sáng dải hẹp. Vì thế, ảnh được số hoá với các điểm ảnh nhiều giá trị, thường được sử dụng 24 hay hơn 24 kênh phổ. Mỗi một ảnh hai chiều thể hiện đối tượng giống như khi nó xuất hiện qua một bộ lọc quang học dải hẹp. Giải phổ được kiểm soát bởi phân tích đa phổ không cần phải giới hạn trong phổ nhìn thấy. Thông thường, dải mà chúng ta quan tâm mở rộng từ tia hồng ngoại qua phổ nhìn thấy cho tới tia tử ngoại. Phần đáng chú ý của phân tích phổ được dành hết cho sự phân lớp điểm ảnh. Trong quá trình này, ảnh được phân chia thành các vùng tương ứng với các kiểu bề mặt khác nhau, ví dụ như các vùng hồ, các cánh đồng, các cánh rừng, khu dân cư và các khu công nghiệp. Mỗi điểm ảnh đa trị được phân lớp như với các kiểu bề mặt sử dụng tập số đo mật độ phổ của nó. Sự phân lớp được hoàn thành với các kỹ thuật tương tự như đã đề cập trong chương 20. Thường thường, các phép toán đại số ví dụ như phép trừ và các tỷ số tạo thành được thực hiện trên một tập ảnh để tăng cường sự khác nhau của bề mặt. Trong khi ảnh nhận được trong một dải phổ cụ thể nào đó sẽ mất hình dạng do các hiệu ứng chiếu sáng, thì các ảnh tỷ lệ cho biết các tính chất bề 431 mặt xác thực hơn. Độc giả có quan tâm nên tham khảo tài liệu về cảm biến từ xa để có thể hiểu thêm về vấn đề này. 21.3. XỬ LÝ MÀU ẢNH 21.3.1. Cảm nhận màu Khuôn dạng quen thuộc nhất của các ảnh đa phổ là khả năng cảm nhận màu thông thường. Võng mạc của mắt người được bao phủ với các tế bào thần kinh cảm nhận ánh sáng (Hình 21-1) có chức năng tương tự các vị trí cảm nhận trên chip CCD. Các tế bào thần kinh cảm nhận sáng hấp thụ ánh sáng từ ảnh và tập trung trên võng mạc bởi thuỷ tinh thể và võng mạc. Chúng sinh ra các xung thần kinh tới não, thông qua xấp xỉ một triệu sợi dây thần kinh quang học. Tần số của các xung này được mã hoá thành độ sáng của ánh sáng tới HÌNH 21-1 Hình 21-1 Mắt người (mắt phải, nhìn từ trên xuống) Tế bào cảm quang là sự trộn lẫn của hai loại, các tế bào hình que và các tế bào hình nón, gọi theo hình dạng vật lý của chúng. Tế bào hình que nhạy cảm hơn, cung cấp cho chúng ta khả năng cảm nhận ánh sáng, đêm tối đơn sắc. Tế bào hình nón có khả năng cảm nhận màu, nhưng chỉ ở các mức ánh sáng cao. Tế bào hình nón có ba loại, điểm khác nhau chủ yếu về tính chất quang hoá đó là chúng chuyển đổi ánh sáng thành các xung thần kinh. Tế bào hình nón chia thành phần thấy được của phổ điện từ thành ba dải: đỏ, lục và lam. Vì nguyên nhân này mà ba màu này được coi như các màu chính đối với khả năng nhìn của người. Hình 21-2 đưa ra các phổ nhạy cảm của ba loại tế bào hình nón trong hệ thống cảm nhận của con người. HÌNH 21-2 432 Hình 21-2 Phổ độ nhạy cảm của các tế bào cảm quang của mắt người Các xung thần kinh sinh ra bởi các tế bào cảm quang đáp ứng lại ánh sáng đi qua lớp các tế bào lưỡng cực và lớp tế bào hạch. Mạng nơ ron nhân tạo được miêu tả trong chương 20 được mô phỏng sau kiến trúc và hoạt động của các tế bào võng mạc này. Các sợi trục của khoảng chừng một triệu tế bào hạch tạo thành dây thần kinh quang học, nó hướng dẫn dữ liệu ảnh tới não bộ. 21.3.2. Ảnh ba màu Vì bản chất của hệ thống thị giác con người, nên phần lớn sản phẩm trình bày sự cố gắng và phí tổn trong ảnh điện tử đã dành hết cho các hệ thống ba màu, đặc biệt là các camera truyền hình, các bộ số hoá, các thiết bị hiển thị và các máy in. Vì vậy, chế độ ba màu được coi là đặc biệt quan trọng. Không chỉ sự tăng cường ảnh màu là một sự thực hiện ba màu, mà phân tích định lượng ảnh màu cũng thường được thực hiện trên thiết bị ba màu, vì nó tạo ra khối lượng nhiều với giá thành tương đối thấp. Các ví dụ phổ biến về hệ thống ảnh ba màu bao gồm các ảnh chụp màu và ảnh TV màu (chương 2, 3). Trong cả hai trường hợp, phổ nhìn thấy được chia thành ba dải- đỏ, lục và lam-gần giống như sự lượng tử hoá phổ thực hiện bởi mắt người. Trong ảnh chụp màu, các ảnh riêng biệt được rửa theo ba loại thuốc ảnh xen lẫn nhau. Trong TV màu, sử dụng ba bộ cảm biến ảnh, mỗi bộ đảm nhận chức năng của một bộ lọc quang học màu đỏ, lục, lam. Đối với mục đích hiển thị, các ảnh màu đỏ, lục, lam được đặt chồng lên nhau, trên máy in màu hoặc trên màn hình hiển thị màu. Việc xếp chồng này tạo ra các kết quả gần giống như nhau trên võng mạc như cảnh ban đầu và do đó trông như như bình thường. Trong khi một ảnh số ba màu có thể được coi như một hàm ba toạ độ vô hướng (hai toạ độ không gian và một chiều phổ). Nó thường thuận lợi hơn để xem nó như một ảnh bình thường (hai chiều) có ba mức xám (đỏ, lục, lam) tại mỗi điểm ảnh. Liên quan đến các vấn đề khác, nó hữu dụng hơn để xem xét một sự nạp chồng ba ảnh số đơn sắc. Xử lý và phân tích ảnh màu thực sự rất đơn giản nếu ta có thể nhận thấy rõ hai sự thay thế này. Sau này, nhiều khái niệm đề cập trong các chương trước có thể được áp dụng với một chút sửa đổi. 21.3.3. Đặc tả màu Khuôn dạng RGB. Có nhiều phương pháp có thể chỉ rõ định lượng một màu, chẳng hạn như xác định một điểm ảnh trong một ảnh màu số. Cách thức dễ hiểu nhất là sử dụng các giá trị độ tỷ lệ độ sáng đỏ lục, lam, tỷ lệ giữa 0 và 1. Chúng ta gọi quy ước này là khuôn dạng RGB. Mỗi điểm anảh có thể được biểu diễn bởi một điểm trong phần tư thứ nhất của không gian ba chiều, như trinhg bày trong hình lập phương màu trong hình 21-3. Lược đồ mức xám của một ảnh ba màu là một sự phân bố các điểm trong không gian RGB. HÌNH 21-3 433 Hình 21-3 Khối lập phương không gian màu Không gian màu RGB ban đầu không biểu diễn độ sáng của bất kỳ một màu chính nào và vì thế nó có màu đen. Độ sáng đầy đủ của cả màu chính cùng xuất hiện sẽ là màu trắng. Một lượng ba thành phần màu bằng nhau với độ sáng yếu hơn tạo ra một sắc thái xám. Quỹ tích của tất cả các điểm như vậy nằm trên đường chéo của hình lập phương màu và được gọi là đường xám. Ba góc của hình lập phương màu tương ứng với ba màu chính-đỏ, lục và lam. Ba góc còn lại tương ứng với các màu phụ như vàng, lục lam và màu tím. Khuôn dạng HSI. Một giảm đò đặc tả thường dùng khác, gọi là khuôn dạng HSI, là một sự nghi thức hoá hệ thống màu được phát triển bởi Munsell và thường được sử dụng bởi các hoạ sĩ. Thiết kế của nó phản ánh cách mà con người nhìn màu và nó cũng tạo cơ hội thuận lợi cho việc xử lý ảnh. Trong khuôn dạng HSI. I viết tắt của Intensity (cường độ), hay độ sáng. Đối với mục đích của chúng ta, nó là trung bình của các giá trị mức xám R, G và B, mặc dù các giản đồ khác với sự phân bổ các màu không đồng đều cũng được sử dụng. Giá trị cường độ chỉ rõ độ sáng toàn bộ điểm ảnh, mà không biết điểm ảnh đó màu gì. Ta có thể chuyển đổi một ảnh thành ảnh đơn sắc bằng lấy trung bình các thành phần RGB với nhau, do đó loại trừ các thông tin về màu sắc. Hai tham số chứa thông tin màu đó là màu sắc (Hue-H) và độ bão hoà (Saluration-S), mặc dù một số thuật ngữ tương đương đôi khi cũng được sử dụng. Hai tham số này được minh hoạ bởi vòng tròn màu trong hình 21-4. Màu sắc của một màu ám chỉ bước sóng phổ của màu đó. Một cách tuỳ ý, một màu sắc ở góc 00 là màu đỏ, 1200 là màu lục, và 2400 là màu lam. Màu sắc trải ngang qua các màu của phổ nhìn thấy từ 00 tới 240. Giữa 2400 và 3600 không có phổ của màu mà mắt có thể nhận biết được. HÌNH 21-4 Hình 21-4 Đường tròn màu Tham số độ bão hoà là bán kính từ gốc đến đường tròn màu. Xung quanh chu vi của đường tròn là các màu tinh khiết, hay bão hoà, và độ bão hoà của chúng có giá trị bằng 1. Tại tâm nằm giữa các sắc thái không rõ rệt (xám) có độ bão hoà bằng 0. Khái niệm độ bão hoà có thể minh hoạ như sau. Nếu bạn có một thùng sơn màu đỏ. Nó sẽ tương ứng với màu sắc 0 và bão hoà là 1. Trộn vào thùng sơn trắng làm cường độ của màu đỏ nhỏ đi, giảm độ bão hoà, nhưng không làm cho nó tối hơn. Màu hồng tương ứng với độ bão hoà bằng 0.5, Việc hoà trộn thêm nhiều màu trắng vào, màu đỏ trở nên nhạt hơn và độ bão hoà giảm, thậm chí tiến tới 0 (màu 434 trắng). Nếu mặt khác bạn hoà trộn sơn màu đen với màu đỏ sáng, độ bão hoà nó sẽ giảm (tiến về màu đen). Trong khi màu sắc và độ bão hoà tồn tại đối lập nhau. Cùng lúc ba màu toạ độ định nghĩa một không gian hình trụ tròn (hình 21-5). Sắc thái xám nằm dọc trên trục từ màu đen ở đáy trụ tới màu trắng ở đỉnh trụ. Các màu đử độ sáng, độ bão hoã nằm trên chu vi của vòng tròn trên mặt đỉnh. Có nhiều hệ toạ độ màu khác đã được sử dụng. Chúng thiết lập bởi CIE, một uỷ ban chuẩn quốc tế về ánh sáng và màu, có lẽ được nhiều người sử dụng nhất. Chúng dựa trên những dữ liệu thử nghiệm từ việc thu thập các thử nghiệm phù hợp màu đối với quan sát của con người. HÌNH 21-5 Hình 21-5 Không gian màu hình trụ 21.3.4. Chuyển đổi toạ độ màu Đối với mục đích xử lý ảnh, nó rất hữu dụng cho khả năng chuyển đổi giữa hệ toạ độ màu RGB và HSI. Một vài quá trình chỉ thực hiện tốt trên hệ thống này hoặc hệ thống khác. 21.3.4.1. Chuyển đổi RGB sang HSI Việc chuyển đổi từ khuôn dạng RGB sang HSI có thể được tiếp cận như sau. Trở lại với đường xám trên đường chéo của hình lập phương màu trong không gian RGB và nó là trục đứng trong hình trụ tròn của không gian HSI. Do đó chúng ta có thể bắt đầu bằng một hệ toạ độ (x, y, z) trong đó hình lập phương RGB được quay sao cho đường chéo của nó nằm dọc theo trục z và trục R của nó nằm trong mặt phẳng xz (Hình 21-6). Phép quay này được cho bởi.      BGRzBGyBGRx  3 1 2 12 6 1 (1) Tiếp theo, chúng ta chuyển đổi toạ độ hình trụ tròn bằng cách định nghĩa tọa độ cực trong mặt phẳng xy. Chúng ta có  yxangyx ,22   (2) Trong đó ang(x,y) là góc do một đường từ gốc toạ độ đến điểm (x, y) tạo thành với trục x. Đây là đường tiếp tuyến cung cơ bản. 435 HÌNH 21-6 Hình 21-6 Quay hình lập phương RGB Chúng ta có toạ độ hình trụ, trong đó (, , z) tương đương với (H,S,I) nhưng có hai vấn đề với độ bão hoà: Nó không độc lập với cường độ, tuỳ chúng ta muốn nó là gì, và các màu có độ bão hoà đầy đủ (chúng không có quá hai màu chính) trên hình lục giác trong mặt phẳng xy (hình 21-7a), thay vì trên một đường tròn. Biện pháp sửa chữa là chuẩn hoá  bằng cách chia giá trị lớn nhất cho . Việc này sẽ dẫn tới công thức bão hoà.    BGR IBGR BGRS ,,min31,,min31 max      (3) Các màu bão hoà đầy đủ bây giờ là trên hình tròn bán kính bằng 1 trong mặt phẳng xy (hình 21-7b). HÌNH 21-7 Hình 21-7 Mặt phẳng xy của không gian màu: (a) toạ độ cực chưa chuẩn hoá; (b) độ bão hoà đã chuẩn hoá Trong khi màu sắc có thể được tính với  trong biểu thức (2), thì có một phương pháp tương đương để tính góc                           BGBRGR BRGR 2 1 2 1 cos (4) Và màu sắc do đó là       BG BG H   2 (5) 436 21.3.4.2. Chuyển đổi HSI sang RBG Công thức cho việc chuyển đổi từ HSI sang RGB có dạng hơi khác so, tuỳ thuôckhu vực hình quạt của đường tròn màu mà điểm được chuyển đổi sẽ nằm trong đó. Đối với 00  H < 1200,      BRIGS IB H HSIR         31 360cos cos1 3 0 (6) Trong khi với 1200  H <2400.      GRIBS IR H HSIG          31 3180cos 120cos1 3 0 0 (7) Và đối với 2400  H <3600.      BGIRS IG H HSIB          31 3300cos 240cos1 3 0 0 (8) Có một vài biến đổi HSI khác nhau. Từ quan điểm xử lý ảnh màu, một sự lựa chọn đặc biệt có thể không ảnh hưởng tới kết quả, miễn là màu sắc là một góc, độ bão hoà độc lập với cường độ và phép biến đổi có thể đảo ngược. 21.3.5. Tăng cường ảnh màu 21.3.5.1. Cân bằng màu Thông thường khi một ảnh màu được số hoá, nó sẽ không xuất hiện hoàn chỉnh khi hiển thị. Những độ nhạy cảm, hệ số gia tăng, khoảng trông (mức đen), khác nhau trong ba kênh màu thực hiện các phép biến đổi tuyến tính khác nhau trên ba thành phần ảnh trong suốt quá trình số hoá. Kết quả là ảnh với các màu chính của nó “trở nên không cân bằng về màu sắc”. Tất cả các đối tượng trong ảnh đã dịch màu so với những gì mà chúng phải thể hiện. Điểm đáng chú ý nhất đó là các đối tượng sẽ có các màu xám. Kiểm tra đầu tiên của cân bằng màu là liệu rằng tất cả các đối tượng màu xám có thực sự xuất hiện với màu xám hay không. Kiểm tra thứ hai là nếu các màu bão hoã cao có màu sắc phù hợp hay không. Nếu ảnh có màu đen nổi bật hay màu nền trắng, thì việc này sẽ tạo ra một đỉnh có thể thấy rõ trong lược đồ của các ảnh thành phần RGB. Nếu những đỉnh này xuất hiện tại các mức xám khác nhau, thì nó báo hiệu màu không cân bằng. Biện pháp sửa chữa đối với việc không cân bằng màu của loại này là phải sử dụng biến đổi tỷ lệ xám tuyến tính trên mỗi ảnh R, G và B riêng biệt. Thông thường chỉ cần hai thành phần của ảnh được biến đổi sao cho phù hợp với thành phần thứ ba. Cách đơn giản nhất là đỏi hỏi phải thiết kế một hàm tỷ lệ xám là (1) chọn lựa các vùng xám nhạt và xám đậm tương đối đồng đều trên ảnh, (2) tính toán mức xám trung bình của cả hai vùng trong cả ba thành phần ảnh, và (3) sử dụng một độ tương phản tuyến tính phác hoạ trên hai thành phần ảnh khiến cho chúng phù hợp với thành phần thứ ba. Nếu mỗi một trong hai vùng có cùng mức xám trong tất cả ba thành phần ảnh, ta sẽ đạt được mức cân bằng độ sáng. 437 21.3.5.2. Tăng cường độ tương phản và màu sắc Trong khi làm việc với các thành phần RGB của một ảnh số ba màu, điểm chúng ta phải cẩn thận đó là tránh việc hỏng cân bằng màu. Thiết yếu trong tất cả các kỹ thuật xử lý ảnh trước đây đã bàn tới sẽ tạo ra một kết quả xác đáng nếu cung cấp cho các thành phần của một ảnh trong hệ HSI. Trong nhiều cách, thành phần cường độ có thể được sử dụng như một ảnh đơn sắc. Thông tin về màu sắc, được kết hợp trong các thành phần màu sắc và độ bão hoà sẽ thường được kèm theo mà không có sự phản đối. Dĩ nhiên, các phép toán hình học bất kỳ phải được thực hiện chính xác trong cùng một phương pháp với cả ba thành phần, cho dù các thành phần này có khuôn dạng RGB hay HSI. Tăng cường bão hoà. Cách thức chúng ta có thể tạo ra các màu trong một ảnh đậm hơn bằng cách nhân độ bão hoà tại mỗi điểm ảnh với một hằng số lớn hơn 1. Cũng như vậy, một hằng số nhỏ hơn 1 sẽ giảm cường độ biểu kiến của các màu. Thao tác điểm phi tính có thể sử dụng trên ảnh bão hoà, miễn là hàm biến đổi bằng 0 tại thời điểm ban đầu. Việc thay đổi độ bão hoà của các điểm ảnh với độ bão hoà xấp xỉ không có thể phá vỡ sự cân bằng màu. Sự thay đổi màu sắc. Bởi vì màu sắc là một góc, theo logic chúng ta phải thực hiện việc thêm vào một hằng số màu sắc cho mỗi điểm ảnh. Việc này có ảnh hưởng tới việc dịch chuyển màu của một đối tượng lên hay xuống. Nếu góc thêm vào hay trừ bớt đi là chỉ vài độ, quá trình sẽ “làm mát” hay “làm ấm” ảnh màu. Các góc lớn hơn sẽ thay thế mạnh mẽ sự xuất hiện của chúng. Một thao tác điểm tổng quát được thực hiện trên màu sắc ảnh sẽ gây ra khác biệt lớn về màu giữa các đối tượng trong các vùng phổ mà ở đó độ dốc của hàm biến đổi lớn hơn 1 và ngược lại. Do màu sắc là một góc, nên phép toán xử lý các ảnh màu sắc thành phần phải được xem xét tỷ lệ xám định kỳ, thừa nhận rằng, ví dụ đối với 8 bit, 255 + 1 = 0, và 0 - 1 = 255. 21.3.5.3. Khôi phục màu ảnh Ta có thể áp dụng các kỹ thuật đã được đề cập trong chương 16 cho các ảnh R, G và B riêng biệt theo sự mở rộng màu dễ hiểu. Tuy nhiên, có một số vần đề suy xét đặc biệt khi áp dụng với ảnh ba màu. Nếu một ảnh được khôi phục hay tăng cường đối với mục đích trong việc hiển thị của nó, việc nên thực hiện là nhớ chiều dài và sự yếu của mắt người. Ví dụ, chi tiết là có thể nhìn theo cường độ rõ hơn so với nhì theo màu. Viẹc làm mờ các biên sẽ bị nhiễu loạn hơn nhiều nếu nó ảnh hưởng đến cường độ chứ không phải màu sắc hay độ bão hoá. Tương tự, tính hạt (nhiếu ngãu nhiên) của một biên độ vừa phải rõ ràng theo cường độ hơn theo màu. Cuối cùng, mắt người là nhạy cảm với nhiễu hạt trong các vùng bằng phẳng hơn là trong các vùng ảnh chứa chi tiết tương phản cao. Việc này áp dụng cho cả nhiễu cường độ lẫn nhiễu màu sắc. Với những suy nghĩ trước đây, chúng ta có thể xây dựng một phác thảo tổng quát cho việc tiếp cận một sự tăng cường màu ảnh hay khôi phục. 1. Sử dụng một toán tử điểm tuyến tính để đảm bảo đó là ảnh RGB phù hợp hoàn toàn trong phạm vi tỷ lệ xám và là cân bằng màu. 2. Chuyển đổi sang khuôn dạng HSI. 3. Sử dụng một bộ lọc thông thấp hay, có lẽ tốt hơn, bộ lọc trung vị trên các ảnh màu sắc và bão hoà để giảm nhiễu ngẫu nhiên về màu sắc trong các đối tượng. Một vết mờ nào đó của các biên trong những ảnh này sẽ không còn trong sản phẩm cuối cùng, do vậy bước này có thể coi như giảm nhiễu đáng kể. Bộ lọc phải giữ được mức xám trung bình (chẳng hạn, MTF(0, 0) = 1). 438 4. Sử dụng cách tiếp cận biến thiên không gian (ví dụ các bộ lọc kết hợp tuyến tính) để khôi phục lại cường độ ảnh. Bước làm sắc nét cá biên và tăng cường chi tiết, trong khi giảm nhiễu hạt trong các vùng phẳng. 5. Sử dụng các toán tử điểm tuyến tính trên cả ba thành phần, như yêu cầu, để đảm bảo việc tận dụng tỷ lệ xám. 6. Chuyển đổi sang khuôn dạng RGB và hiển thị hay in ảnh ra. Bắt đầu với một ảnh số chất lượng tốt, với cách tiếp cận này có thể cải thiện được rất nhiều với chất lượng ảnh. 21.3.5.4. Giả màu Thuật ngữ giả màu liên quan tới việc tạo ra một ảnh màu từ một ảnh đơn sắc bằng cơ chế ánh xạ mức xám tới một điểm trong không gian màu. Việc này rất đơn giản chỉ việc gán một màu cho mỗi mức xám bằng một vài luật mà có thể lưu trữ trong một bảng tra cứu. Điểm hấp dẫn của giả màu phát phát từ thực tế là mắt người có thể phân biệt rõ nhiểu màu khác nhau hơn là có thể phân biệt rõ được độ sắc nét khác nhau của độ sáng. Do đó, trong khi chúng ta có thể ước lượng 40 tới 256 mức xám trên một màn hình đơn sắc, thì có thể nhìn thấy nhiều hình dạng hơn khi ánh xạ đến các màu khác nhau. Tuy nhiên, các kỹ thuật đơn sắc có thể làm cho những sự thay đổi không dễ mô tả có thể nhìn thấy hơn. Việc ánh xạ giả màu thường làm chúng ta hài lòng hơn nếu nó thực hiện một vài mẫu, hơn là việc ấn điịnh ngẫu nhiên một số màu. Thông thường trục mức xám ánh xạ tới một đường liên tục vẽ lên các đường cong trên không gian màu. Ánh xạ các điểm trắng và đen thông thường là rất hữu dụng. Nói chung, các ánh xạ càng phù hợp bao nhiêu càng thành cô