Durch bildgebende Verfahren wie der Multispektralfotografie ist es möglich, die spektrale Zusammensetzung von Bildelementen auf der „Eingangsseite“ in einen anderen Farbraum umzuwandeln und so als „Falschfarbe“ (oder auch Fehlfarbe) auszugeben; d.h. es werden gezielt Farben verwendet, die vom natürlichen Farbeindruck abweichen.
Eine unbeabsichtigte Falschfarbendarstellung kann u.a. bei einem misslungenen Weißabgleichs als Farbstich auftreten.
Der Falschfarbendarstellung liegt das Prinzip zugrunde, dass das menschliche Auge zwar nur einige hundert Helligkeitsstufen eines Farbtons wahrnimmt, dagegen aber etwa eine Million Farbschattierungen unterscheiden kann. Daher wird bei einer Falschfarbendarstellung statt einer Grauskala eine Farbskala verwendet. Die Farbkanäle des Originalbildes werden anderen Farben zugeordnet – beispielsweise Rot zu Blau und Blau zu Grün. So lassen sich einzelne Details der aufgenommenen Vorlagen deutlicher erkennen, vorausgesetzt, dass der Farbgradient für das Auge gleichmäßig verläuft.
Im Bereich der kunsttechnologischen Analyse werden Falschfarbenbilder eingesetzt, um feine Nuancen eines Farbtons oder einer Graustufe in einem Kunstwerk deutlich unterscheidbar zu machen.