[發明專利]一種圖像和視頻快速著色的方法

無效

• 申請號: 200910028016.2
• 申請日: 2009-01-05
• 公開（公告）號: CN101477695A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 姚莉;吉逸
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及圖像與視頻快速著色方法，尤其涉及灰度圖像和視頻的著色為彩色圖像和視屏，以及彩色圖像和視頻的重新著色的方法。屬于圖像信息處理領域。

背景技術

對于黑白照片、經典黑白電影、科學數據圖等添加顏色信息會大大提高視覺吸引力，另外對于已有彩色圖像和視頻的重新著色也是影視工作者的迫切需求。著色(Colorization)是Wilson?Markle于1970年提出的，最初用于將電影工業，現泛指將顏色信息添加到靜態圖像和動態的視頻上，是一個將三維的顏色信息添加到只有一維的亮度信息的圖像或視頻(即連續的一系列圖像)的過程。因為不同的顏色可能表現出同樣的亮度，因此通過灰度圖像推算出彩色值的過程是一個病態問題(ill-posed?problem)，沒有一個絕對的正確方案。

著色方法主要分為兩大類：半自動(Semi-automatic)著色和用戶引導(User-guided)著色。半自動著色通過分析學習已有的圖像庫的顏色信息與亮度、紋理之間的關系，將這種關系映射到新的灰度圖像上，實現灰度圖的著色。這類著色方法的好處就是不需要人的參與，能批量的對圖像、視頻進行著色，但是半自動著色方法對于圖像庫的要求相當高，并且需要對各種情況進行分析學習，往往實現的結果不能令人滿意。用戶引導著色需要人為的添加一部分顏色信息，再由計算機對其他部分進行顏色填充。由于視覺效果本身就帶有主觀性，由于人的參與，使著色的約束增強，能更加接近預期的效果。用戶引導的著色已成為主流研究方向。

目前著色的最大難題就是計算量大的問題。通常對于一副320*240的靜態圖像的計算時間都在10秒以上，用戶很難交互的對圖像的著色結果進行修改。對于視頻的著色速度更是緩慢。而且現有的著色算法的邊界顏色混淆(color?confusion)現象很嚴重。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于針對現有著色技術的不足：速度慢、邊界顏色混淆、交互性差等問題，提供一種實時交互、亮度與紋理模式綜合分析、添加邊界與梯度約束的一種圖像和視頻快速著色的方法。

技術方案：本發明首先將灰度圖像映射到三維顏色空間，著色問題也就是通過圖像中已知的亮度值，推算出未知的顏色信息，

首先提出以下三個假設：

◆相同區域的像素的顏色相關性大，不同區域的顏色相關性小，

◆同一區域相似亮度的像素的顏色也相似，

◆顏色變化平滑；

對于靜態圖像著色步驟如下：

步驟A在灰度圖像上用畫筆工具交互添加少許顏色信息；

步驟B綜合分析灰度圖像的亮度分布、紋理分布以及圖像的邊緣分布，計算出圖像中的灰度像素的受已知顏色的影響程度；

步驟C通過對顏色進行混合渲染，生成彩色效果圖；

步驟D用戶如對局部效果不滿意，可通過畫筆工具重新添加或修改顏色信息，回到步驟A，直至得到滿意結果。

對于視頻(即連續的一系列圖像)進行著色，針對同一場景的連續片段，考慮到亮度和顏色分量在時間軸的變化相似，通過對其中一幀進行交互著色后，根據顏色在時間軸的變化，將顏色信息到添加到其他連續幀。

對已經有顏色的圖像進行著色，只用將步驟B中的亮度分布替換已知的顏色分布即可。

對于視頻(即連續的一系列圖像)進行著色，傳統的方法是利用光流進行計算，效率低下，無法達到實時。本發明針對同一場景的連續片段，考慮到亮度和顏色分量在時間軸的變化相似性，通過對其中一幀進行交互著色后，根據亮度變化程度將顏色信息添加到到其他連續幀，大大提高了視頻著色的效率。

當用戶對彩色圖像或者視頻中的顏色不滿意，對其顏色進行局部或整體替換的過程，稱為彩色圖像的重新著色。只用將上述步驟B中的亮度分析替換為已知的顏色分析，就可以將著色算方法應用到彩色圖像的重新著色上。

有益效果：與現有技術相比，本發明提出了一種實時交互的圖像和視頻著色和重新著色方法。解決了傳統方法顏色混淆、著色過程復雜、計算量大的問題。對于電影工業，特別是卡通動畫的編輯著色有很重要的意義。

附圖說明

圖1是本發明的圖像與視頻的著色方法的整體框圖；

具體實施方式