【ISP】热成像伪彩及色彩空间实现

一、伪彩

伪彩技术通过将不同灰度级映射到彩色空间实现增强，会提升灰度图像辨识度，因为人眼对色彩的分辨能力显著高于灰度差异 。

原始红外辐射 → 反演得到温度场图像 → 温度映射灰度 →（可选直方图均衡）→ 按标准 LUT 映射 RGB 伪彩 → 显示，要求配套色标。

二、温度 → 灰度（核心公式）

$$ S = \begin{cases} 0, & \text T \leq T_{min} \ \frac{(T-T_{min})* N}{T_{max}-T_{min}}, & \text T_{min} < T < T_{max}\ N-1, & \text T \geq T_{min} \end{cases} $$

其中，T：像素温度，单位 ℃

N：色阶数；彩虹 / 正弦 / 热金属可取 16/32/64/128/256；密度分层固定 (N=256)

> 约定习惯：冷色调代表低温、暖色调代表高温。

三、彩虹色卡

中国的红外图像温度表示国家标准（GB/T 44006-2024）明确采用了 RGB 法来定义伪彩编码规则和颜色查找表。工业检测、电力巡检等领域常用的“热金属”、“彩虹”等色卡。

彩虹色卡可以按照五区间LUT表现如下，代表五种颜色：

伪彩处理的时候，灰度0~255等间距区分为5个区间，每个区间对应一个颜色。

应用场景比较广泛，适合绝大多数工业、安防场景

四、映射实现

灰度可以映射到RGB域或者YUV域，在视觉呈现效果上，RGB 色卡更好，但是YUV数据更利于传输，具体分析如下：

4.1 RGB域

色彩还原更准、层次更丰富：RGB 直接对应显示器的三原色，你可以为 0-255 的每一个灰度级精细定义颜色。如果在 YUV 空间里定义色卡，转回 RGB 显示，多了一步转换，且容易在转换中引入舍入误差或色彩偏差。

4.2 YUV域

避免亮度与色彩干扰：在 YUV 体系中，亮度（Y）和色度（UV）是分离的。

亮度数据方便处理：如果相对Y数据做一些增强处理，也不会影响颜色。

视频编码与传输：伪彩生成后，如果最终目的是通过网络传输或存储，YUV（尤其是 YUV420）格式的数据量远小于 RGB，编码效率更高。