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擬似色と疑似カラーはそれぞれ、電磁スペクトルの可視部分または不可視部分に記録された色で画像を表示するために使用されるカラー レンダリング方法のグループを指します。擬似カラー画像とは、写真（トゥルーカラー画像）に表示される色とは異なる色でオブジェクトを描写した画像です。この画像では、人間の目には通常見えない 3 つの異なる波長に色が割り当てられています。
さらに、疑似カラー、密度スライス、コロプレスなどの擬似カラーのバリエーションは、単一のグレースケール チャネルによって収集されたデータ、または電磁スペクトルの一部が示されていないデータ (例: 起伏地図の標高、磁気共鳴画像法の組織タイプ) の情報視覚化に使用されます。
色彩表現の種類
本当の色
トゥルーカラーの概念は、偽色を理解するのに役立ちます。画像は、自然な色表現を提供するか、それに近い場合、トゥルーカラー画像と呼ばれます。これは、画像内のオブジェクトの色が、同じ観察者がオブジェクトを直接見るのと同じように人間の観察者に見えることを意味します。緑の木は画像内で緑に見え、赤いリンゴは赤く、青い空は青く見えるなどです。[1]
絶対的な真の色再現は不可能です。[3]色誤差（メタメリックエラー）の主な原因は3つあります。
- 人間の目と画像キャプチャデバイス（カメラなど）の異なるスペクトル感度。
- オブジェクトと画像レンダリング プロセス (プリンタやモニターなど) の異なるスペクトル放射/反射。
- 反射画像（写真プリントなど）または反射物体の場合のスペクトル放射照度の違い– 詳細については、演色評価数（CRI）を参照してください。
条件等色障害の結果、例えば、緑の木の画像が木自体とは異なる緑の色合いを示したり、赤いリンゴが赤の色合いと異なったり、青い空が青の色合いと異なったりするなどが発生します。色管理( ICC プロファイルなど) を使用すると、物理的な制約内でこの問題を軽減できます。
宇宙船によって収集された近似的なトゥルーカラー画像は、宇宙船のカメラのスペクトル帯域が調査対象の物体の物理的特性に関する情報を収集するために選択されており、トゥルーカラー画像を撮影するために選択されていないため、画像にある程度メタメリックエラーがある例です。[3]
偽色
トゥルーカラー画像とは対照的に、疑似カラー画像は自然な色彩表現を犠牲にして、他の方法では容易に識別できない特徴の検出を容易にします。たとえば、衛星画像で植物を検出するために近赤外線を使用します。[1]疑似カラー画像は可視スペクトルのみを使用して作成できますが（色の違いを強調するためなど）、通常、使用されるデータの一部またはすべては可視スペクトル外の電磁放射（EM）からのものです（赤外線、紫外線、X線など）。スペクトル帯域の選択は、調査対象の物体の物理的特性によって決まります。
人間の目は 3 つのスペクトル バンドを使用するため (詳細は三色型色覚を参照)、3 つのスペクトル バンドは一般に擬似カラー画像に組み合わされます。擬似カラー エンコーディングには少なくとも 2 つのスペクトル バンドが必要です。 [4]また、3 つの視覚 RGB バンドにさらに多くのバンドを組み合わせることも可能ですが、3 つのチャンネルを識別する目の能力が制限要因となります。[5]対照的に、1 つのスペクトル バンドから作成された「カラー」画像、または非 EM データ (高度、温度、組織タイプなど) で構成されるデータから作成された画像は擬似カラー画像です(以下を参照)。
トゥルーカラーの場合、カメラからのRGBチャンネル (赤 "R"、緑 "G"、青 "B") が画像の対応する RGB チャンネルにマッピングされ、"RGB→RGB" マッピングが生成されます。擬似カラーの場合、この関係は変更されます。最も単純な擬似カラー エンコードは、可視スペクトルの RGB 画像を撮影し、"GBR→RGB" のように別の方法でマッピングすることです。従来の地球の擬似カラー衛星画像では、"NRG→RGB" マッピングが使用され、"N" は近赤外線スペクトル バンド (青のスペクトル バンドは未使用) です。これにより、典型的な "赤い植生" 擬似カラー画像が生成されます。[1] [6]
疑似カラーは、衛星や宇宙の画像に使用されます。例としては、リモートセンシング衛星（ランドサットなど、上記の例を参照）、宇宙望遠鏡（ハッブル宇宙望遠鏡など）、宇宙探査機（カッシーニ・ホイヘンスなど）などがあります。探査車（火星探査機 キュリオシティなど）が最も顕著な例ですが、一部の宇宙船も近似的に真のカラー画像を撮影する機能を備えています。[3] 気象衛星は、前述の宇宙船とは対照的に、可視光線または赤外線スペクトルからグレースケール画像を生成します。
擬似カラーの応用例:
疑似カラーには幅広い科学的用途があります。宇宙船は、星雲や銀河などの宇宙構造の構成を理解するために疑似カラー法をよく使用します。[7]宇宙のさまざまなイオンから放出される光の周波数には対照的な色が割り当てられており、複雑な構造の化学組成をより適切に分離して視覚化できます。上記のわし星雲の画像は、この典型的な例です。水素イオンと酸素イオンには、それぞれ緑と青が割り当てられています。画像に緑と青が多く含まれていることは、星雲に水素と酸素が大量に含まれていることを示しています。
2004年10月26日、NASA/ESAのカッシーニ・ホイヘンス宇宙船は土星最大の衛星タイタンの擬似カラー画像を撮影した。[8]この画像は紫外線と赤外線の波長で撮影されたもので、どちらも人間の目には見えない。[9]視覚的に表現するために擬似カラー技術が使用された。赤外線データは赤と緑に、紫外線データは青にマッピングされた。[10]
擬似カラー
疑似カラー画像（疑似カラーまたは疑似カラーと呼ばれることもある）は、グレースケール画像から、表または関数に従って各強度値を色にマッピングすることによって生成されます。 [11]疑似カラーは通常、1つのチャネルのデータ（温度、標高、土壌組成、組織タイプなど）が利用可能な場合に使用され、3つのチャネルのデータを表示するために一般的に使用される疑似カラーとは対照的です。[4]
擬似カラーリングは、色空間における知覚される差異が連続するグレーレベル間だけよりも大きいため、一部の詳細をより見やすくすることができます。一方、カラーマッピング関数は、色の明度が単調であることを確認するように選択する必要があります。そうしないと、不均一な変化により、正常な視聴者と色覚異常の視聴者の両方にとって、レベルの解釈が難しくなります。1つの問題は、明度が前後に変化する、一般的に使用される「レインボー」パレットです。（コロプレスマップ § 色の進行も参照してください。）[12]
疑似カラーの使用の典型的な例はサーモグラフィー（熱画像）です。赤外線カメラは1 つのスペクトル バンドのみを備え、グレースケール画像を疑似カラーで表示します。
疑似カラーで温度をエンコードする例:
疑似カラーのもう 1 つのよく知られた例は、物理的な地形図で標高の濃淡を使用してエンコードすることです。この場合、負の値 (海面下) は通常、青の色合いで表され、正の値は緑と茶色で表されます。
疑似カラーで標高をエンコードする例:
使用されるテーブルや関数、データソースの選択に応じて、疑似カラー化によって元の画像の情報内容が増加する可能性があります。たとえば、地理情報を追加したり、赤外線や紫外線、MRIスキャンなどの他のソースから取得した情報を組み合わせたりすることができます。[13]
疑似カラーで追加情報を重ねる例:
疑似カラーリングのさらなる応用は、画像加工の結果を保存すること、つまり画像を理解しやすくするために色を変更することです。[14]
密度スライス
疑似カラーの一種である密度スライスは、画像をいくつかの色の帯に分割し、リモートセンシング画像の分析などに使用されます。[15]密度スライスでは、グレースケールレベルの範囲が間隔に分割され、各間隔がいくつかの離散色のいずれかに割り当てられます。これは、連続した色のスケールを使用する疑似カラーとは対照的です。[16]たとえば、グレースケールの熱画像では、画像内の温度値を 2 °C の帯に分割し、各帯を 1 つの色で表すことができます。その結果、離散色間の識別可能な違いは、連続グレースケールまたは連続疑似カラーの画像の区別よりも大きくなるため、ユーザーはサーモグラフ内のあるスポットの温度をより簡単に把握できます。
コロプレス
コロプレスとは、表現される1 つ以上の変数のカテゴリまたは値に比例して領域が色付けまたはパターン化される画像またはマップです。変数はいくつかの色にマッピングされ、各領域は 1 つのデータ ポイントを提供し、選択された色から 1 つの色を受け取ります。基本的に、これは疑似カラー オーバーレイに適用される密度スライスです。したがって、地理的領域のコロプレス マップは、疑似カラーの極端な形です。
芸術における偽りの色彩
芸術的表現は主観的な色彩表現につながるが、アンディ・ウォーホル（1928-1987）はスクリーン印刷技術を用いた着色絵画を制作することで、モダンアート運動において文化的に重要な人物となった。ウォーホルの最も有名な版画には、映画『ナイアガラ』のフィルムフレームを基にしたマリリン・モンローの複製がある。題材となったのはセックスシンボルでフィルム・ノワールの若手女優で、1962年の死がウォーホルに影響を与えた。一連の版画は愛情を込めて制作されたが、エロティックではなくややグロテスクなウォーホルのライン制作スタイルを通じて、彼女のペルソナを幻想として露呈させている。 [17]ウォーホルは、様々なインクカラーパレットを使用して、ペルソナや日常の物を大量生産や消費主義の性質になぞらえる反復のプロセスに没頭した。[18]インクの色は美学の実験を通じて選択されたもので、リモートセンシング画像処理で使用される電磁スペクトルの着色レンダリングとは相関関係がない。何年もの間、このアーティストはマリリン・モンローの擬似カラー画像をスクリーン印刷し続けており、おそらく彼の最も参照されている作品はターコイズ・マリリン[19]でしょう。これは2007年5月に個人コレクターによって8000万ドルで購入されました[20] 。
参照
- データ視覚化における色分け
- NASA WorldWindは複数の擬似カラー衛星画像レイヤーを使用している
- ソフトウェアパレットの一覧 § 擬似カラーパレット
- 想像上の色。物理的な（負でない）光スペクトルでは生成できない色知覚に対応する色空間内の点。
- スペクトルイメージングは、電磁スペクトル全体から情報を収集し、処理します。
- 地図の色分け
- パンシャープン
参考文献
- ^ abc 「リモートセンシングの原理 - リモートイメージング、センシング、処理センター、CRISP」。www.crisp.nus.edu.sg 。 2012年9月1日閲覧。
- ^ 「The Landsat 7 Compositor」. landsat.gsfc.nasa.gov. 2011年3月21日。2013年9月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年9月1日閲覧。
- ^ abc ナンシー・アトキンソン (2007年10月1日). 「True or False (Color): The Art of Extraterrestrial Photography」. www.universetoday.com . 2012年9月1日閲覧。
- ^ ab 「Mars Art Gallery Articles」 www.marsartgallery.com 。 2012年9月1日閲覧。
- ^ 「NGC 3627 (M66) - NASA Spitzer Space Telescope Collection」 www.nasaimages.org 2005年9月15日。2011年9月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年9月1日閲覧。
- ^ GDSC、Nationaal Luchten-en Ruimtevaartlaboratorium (航空宇宙輸送国立研究所)、オランダ。 「バンドの組み合わせ」。GDSC、Nationaal Luchten Ruimtevaartlaboratorium (国立航空宇宙輸送研究所)、オランダ。 2012 年 8 月 17 日のオリジナルからアーカイブ。
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- ^ ファロン、マイケル（2011）。『アンディ・ウォーホルの作品を分析する方法』。アメリカ合衆国ミネソタ州ノースマンケート：ABDO Publishing Company。pp. 44–46。ISBN 978-1-61613-534-8。
- ^ Vogel, Carol (2007年5月25日). 「Inside Art」.ニューヨーク・タイムズ. 2014年6月9日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 False-colorsに関連するメディアがあります。
- NASA: Landsat 2013年9月21日アーカイブ、Wayback Machine
- カリフォルニア大学サンタフェ校
- NASA (ウェブアーカイブ)
- NASA: チャンドラ