Color falso

Los colores falsos y los pseudocolores se refieren respectivamente a un grupo de métodos de reproducción de color utilizados para mostrar imágenes en colores que se registraron en las partes visibles o no visibles del espectro electromagnético. Una imagen en colores falsos es una imagen que muestra un objeto en colores que difieren de los que mostraría una fotografía (una imagen en colores verdaderos). En esta imagen, los colores se han asignado a tres longitudes de onda diferentes que los ojos humanos normalmente no pueden ver.

Además, se utilizan variantes de colores falsos, como los pseudocolores, el corte de densidad y las coropletas, para visualizar información de datos recopilados por un único canal de escala de grises o de datos que no representan partes del espectro electromagnético (por ejemplo, elevación en mapas de relieve o tipos de tejidos en imágenes por resonancia magnética).

Tipos de renderizaciones de color

Color verdadero

El concepto de color verdadero puede ayudar a comprender el color falso. Una imagen se denomina de color verdadero cuando ofrece una reproducción de color natural o cuando se acerca a ella. Esto significa que los colores de un objeto en una imagen aparecen para un observador humano de la misma manera que si este mismo observador viera directamente el objeto: un árbol verde aparece verde en la imagen, una manzana roja roja, un cielo azul azul, y así sucesivamente.

Dos imágenes de satélite Landsat que muestran la misma región:
Chesapeake Bay y la ciudad de Baltimore

Esta imagen de color verdadero muestra la zona en colores reales, por ejemplo, la vegetación aparece en verde. Cubre todo el espectro visible usando las bandas espectrales rojas, verdes y azules del satélite mapeado al espacio de color RGB de la imagen.

El mismo área que una imagen de color falso usando las bandas espectrales cercanas infrarrojas, rojas y verdes mapeadas a RGB – esta imagen muestra vegetación en un tono rojo, ya que la vegetación refleja la mayor luz en el infrarrojo cercano.

La reproducción absoluta de los colores es imposible. Existen tres fuentes principales de error de color (falla metamérica):

• Diferentes sensibilidades espectrales del ojo humano y de un dispositivo de captura de imágenes (por ejemplo, una cámara).
• Diferentes emisiones espectrales / reflejos del objeto y del proceso de renderización de imagen (por ejemplo, una impresora o monitor).
• Diferencias en la irradiación espectral en el caso de imágenes reflectantes (por ejemplo, impresiones fotográficas) o objetos reflectantes – ver índice de renderización de color (CRI) para detalles.

El resultado de una falla metamérica sería, por ejemplo, una imagen de un árbol verde que muestra un tono de verde diferente al del propio árbol, un tono de rojo diferente para una manzana roja, un tono de azul diferente para el cielo azul, etc. La gestión del color (por ejemplo, con perfiles ICC) se puede utilizar para mitigar este problema dentro de las limitaciones físicas.

Las imágenes aproximadas en color verdadero obtenidas por naves espaciales son un ejemplo de imágenes con un cierto grado de falla metamérica, ya que las bandas espectrales de la cámara de una nave espacial se eligen para recopilar información sobre las propiedades físicas del objeto bajo investigación, y no para capturar imágenes en color verdadero.

Este panorama aproximado de color verdadero muestra el cráter de impacto Endurance en Marte. Fue tomada por la cámara panorámica en la Oportunidad rover y es un compuesto de un total de 258 imágenes tomadas en las bandas espectrales de 480, 530 y 750 nanometros (azul / verde, verde y cerca de infrarrojos).

Color falso

A diferencia de una imagen en color verdadero, una imagen en falso color sacrifica la reproducción natural del color para facilitar la detección de características que no son fácilmente discernibles de otra manera; por ejemplo, el uso de infrarrojo cercano para la detección de vegetación en imágenes satelitales. Si bien una imagen en falso color se puede crear utilizando únicamente el espectro visual (por ejemplo, para acentuar las diferencias de color), por lo general, algunos o todos los datos utilizados provienen de radiación electromagnética (EM) fuera del espectro visual (por ejemplo, infrarrojo, ultravioleta o rayos X). La elección de las bandas espectrales está determinada por las propiedades físicas del objeto que se investiga.

Como el ojo humano utiliza tres bandas espectrales (consulte la tricromacia para obtener más detalles), es común que se combinen tres bandas espectrales para formar una imagen en falso color. Se necesitan al menos dos bandas espectrales para una codificación en falso color, y es posible combinar más bandas en las tres bandas RGB visuales, siendo la capacidad del ojo para discernir tres canales el factor limitante. Por el contrario, una imagen en "color" hecha a partir de una banda espectral, o una imagen hecha a partir de datos que consisten en datos no electromagnéticos (por ejemplo, elevación, temperatura, tipo de tejido) es una imagen en pseudocolor (consulte a continuación).

Para obtener un color verdadero, los canales RGB (rojo "R", verde "G" y azul "B") de la cámara se asignan a los canales RGB correspondientes de la imagen, lo que produce una asignación "RGB→RGB". Para obtener un color falso, esta relación cambia. La codificación de color falso más simple es tomar una imagen RGB en el espectro visible, pero asignarla de manera diferente, por ejemplo, "GBR→RGB". Para las imágenes satelitales tradicionales de la Tierra en color falso, se utiliza una asignación "NRG→RGB", donde "N" es la banda espectral cercana al infrarrojo (y la banda espectral azul no se utiliza); esto produce las típicas imágenes en color falso "vegetación en rojo".

El color falso se utiliza (entre otros) para imágenes satelitales y espaciales: por ejemplo, satélites de teledetección (p. ej., Landsat, véase el ejemplo anterior), telescopios espaciales (p. ej., el telescopio espacial Hubble) o sondas espaciales (p. ej., Cassini-Huygens). Algunas naves espaciales, siendo los exploradores (p. ej., el Laboratorio Científico de Marte Curiosity) los ejemplos más destacados, también tienen la capacidad de capturar imágenes aproximadas en color verdadero. Los satélites meteorológicos producen, a diferencia de las naves espaciales mencionadas anteriormente, imágenes en escala de grises del espectro visible o infrarrojo.

Ejemplos para la aplicación de color falso:

Estas tres imágenes de color falso demuestran la aplicación de la teleobservación en la agricultura de precisión: La imagen izquierda muestra la densidad de vegetación y la presencia de la imagen media del agua (verde / azul para suelo mojado y rojo para suelo seco). La imagen correcta muestra dónde se encuentran los cultivos bajo estrés, como es particularmente el caso en los campos 120 y 119 (indicados por píxeles rojos y amarillos). Estos campos debían irrigarse al día siguiente.

Esta imagen compuesta de color falso de la galaxia espiral Messier 66 combina cuatro bandas espectrales infrarrojas de 3.6 a 8.0 micrometers. La contribución de la luz estelar (medida en 3.6 micrometros) se ha restado de la banda de 5.8 y 8 micrometros para aumentar la visibilidad de las emisiones de hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Esta imagen icónica de la Nebula del Águila es de color falso, como se puede inferir de las estrellas rosas. Tres imágenes fueron tomadas por el Telescopio Espacial Hubble, luego recogiendo la luz en la frecuencia de iones de azufre (arbitraramente asignado al color rojo), el segundo hidrógeno (verde), el tercer iones de oxígeno (azul). El color real de la nebulosa es desconocido, pero si uno lo veía a una distancia haciendo que los "pillares" de 1 año de duración sean igualmente visibles, es probablemente un gris marrón casi uniforme a los ojos humanos.

El método de color falso tiene una amplia gama de aplicaciones científicas. Las naves espaciales suelen emplear métodos de color falso para ayudar a comprender la composición de estructuras del universo, como nebulosas y galaxias. A la frecuencia de la luz emitida por diferentes iones en el espacio se le asignan colores contrastantes, lo que permite separar y visualizar mejor la composición química de estructuras complejas. La imagen de la Nebulosa del Águila que se muestra arriba es un ejemplo típico de esto; a los iones de hidrógeno y oxígeno se les ha asignado el color verde y azul respectivamente. Las grandes cantidades de verde y azul en la imagen muestran que hay una gran cantidad de hidrógeno y oxígeno en la nebulosa.

El 26 de octubre de 2004, la sonda espacial Cassini-Huygens de la NASA/ESA capturó una imagen en falso color de Titán, la luna más grande de Saturno. La imagen se capturó en longitudes de onda ultravioleta e infrarrojas, ambas invisibles para el ojo humano. Para proporcionar una representación visual, se utilizaron técnicas de falso color. Los datos infrarrojos se asignaron a los colores rojo y verde, y los ultravioleta a los azules.

Pseudocolor

A pseudocolor imagen (a veces con estilo pseudo-color o pseudo color) se deriva de una imagen a escala gris mediante la asignación de cada valor de intensidad a un color según una tabla o función. El color Pseudo se utiliza normalmente cuando se dispone de un solo canal de datos (por ejemplo, temperatura, elevación, composición del suelo, tipo de tejido, etc.), en contraste con el color falso que se utiliza comúnmente para mostrar tres canales de datos.

El seudocolar puede hacer que algunos detalles sean más visibles, ya que la diferencia percibida en el espacio de color es mayor que entre los niveles sucesivos de gris solo. Por otro lado, la función de mapeo de color debe elegirse para asegurarse de que la ligereza del color sea aún monotónica, o el cambio desigual dificulta los niveles de interpretar, tanto para los espectadores normales como para los colorblindos. Un delincuente es el uso común " Rainbow " Paleta, con un cambio de ligereza de ida y vuelta. (Ver también Coropleth Map § Progresión del color).

Un ejemplo típico para el uso de pseudo color es la termografía (imagen térmica), donde las cámaras infrarrojas cuentan solo con una banda espectral y muestran sus imágenes en escala de grises en pseudo color.

Ejemplos de temperatura de codificación con pseudo color:

Thermogram of a passive house in the foreground and a traditional building in the background. Hay una clave de color a temperatura a la derecha.

Imagen térmica de una locomotora de vapor con codificación pseudocolor – amarillo/blanco indica calor y rojo/violeta indica fresco.

Esta imagen pseudocolor muestra los resultados de una simulación computarizada de temperaturas durante la reentrada del transbordador espacial. Las áreas que alcanzan 3000 °F (1,650 °C) se pueden ver en amarillo.

Otro ejemplo conocido de pseudocolor es la codificación de la elevación mediante tonos hipsométricos en mapas de relieve físico, donde los valores negativos (por debajo del nivel del mar) suelen representarse con tonos de azul y los valores positivos con tonos verdes y marrones.

Ejemplos de elevación de codificación con pseudo color:

Un mapa de elevación del Océano Pacífico, mostrando el suelo marino en tonos de azul y tierra en verdes y marrones.

Este mapa de alivio de la elevación codificado por colores indica el resultado de las inundaciones en Marte. Hay un color a la tecla de elevación en el fondo.

La Luna con tintes hipnométricos de rojo para los puntos más altos y púrpura para el más bajo.

Dependiendo de la tabla o función utilizada y de la elección de las fuentes de datos, la pseudocoloración puede aumentar el contenido de información de la imagen original, por ejemplo, añadiendo información geográfica, combinando información obtenida a partir de luz infrarroja o ultravioleta, u otras fuentes como imágenes por resonancia magnética.

Ejemplos de superposición de información adicional con pseudo color:

Esta imagen muestra variaciones compositivos de la Luna superadas como pseudo color.

Una IRM grayscale de una rodilla – diferentes niveles grises indican diferentes tipos de tejido, que requieren un ojo entrenado.

Una resonancia pseudocolor de una rodilla creada usando tres escaneos diferentes de escala gris – los tipos de tejidos son más fáciles de discernir a través del pseudo color.

Otra aplicación de la pseudocoloración es almacenar los resultados de la elaboración de imágenes, es decir, cambiar los colores para facilitar la comprensión de una imagen.

Corte por densidad

El corte por densidad, una variación del pseudocolor, divide una imagen en unas pocas bandas de colores y se utiliza (entre otras cosas) en el análisis de imágenes de teledetección. Para el corte por densidad, el rango de niveles de escala de grises se divide en intervalos, y cada intervalo se asigna a uno de unos pocos colores discretos; esto contrasta con el pseudocolor, que utiliza una escala de colores continua. Por ejemplo, en una imagen térmica en escala de grises, los valores de temperatura de la imagen se pueden dividir en bandas de 2 °C y cada banda se puede representar con un color; como resultado, el usuario puede adquirir más fácilmente la temperatura de un punto en el termógrafo, porque las diferencias perceptibles entre los colores discretos son mayores que las de las imágenes con escala de grises continua o pseudocolor continuo.

Choropleth

Una coropleta es una imagen o mapa en el que las áreas están coloreadas o estampadas proporcionalmente a la categoría o valor de una o más variables que se representan. Las variables se asignan a unos pocos colores; cada área contribuye con un punto de datos y recibe un color de estos colores seleccionados. Básicamente, es un corte de densidad aplicado a una superposición de pseudocolor. Un mapa coroplético de un área geográfica es, por lo tanto, una forma extrema de color falso.

El color falso en las artes

Mientras que la interpretación artística presta a la expresión subjetiva del color, Andy Warhol (1928-1987) se ha convertido en una figura culturalmente significativa del movimiento artístico moderno creando pinturas de colores falsos con técnicas de impresión de pantalla. Algunas de las impresiones más reconocibles de Warhol incluyen una réplica de Marilyn Monroe, su imagen basada en un marco de película Niagara. El tema fue un símbolo de sexo y noir Starlet de película cuya muerte en 1962 influyó en el artista. Una serie de impresiones fueron hechas con endearment pero exponen a su persona como una ilusión a través de su estilo de línea de montaje de la producción de arte que no son eróticas y ligeramente grotescos. Usando varias paletas de colores de tinta, Warhol se inmersó en un proceso de repetición que sirve para comparar personas y objetos cotidianos con las cualidades de la producción de masas y el consumismo. Los colores de la tinta fueron seleccionados a través de la experimentación de la estética y no se correlacionan con la renderización de color falso del espectro electromagnético empleado en el procesamiento de imagen de teleobservación. Durante años el artista continuó imprimiendo imágenes de color falso de Marilyn Monroe, tal vez su obra más referenciada siendo Turquoise Marilyn que fue comprado en mayo de 2007 por un recaudador privado por 80 millones de dólares.