[發明專利]一種灰度圖像彩色化方法及裝置

無效

• 申請號: 201310413671.6
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103489161A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 干宗良;劉峰;胡繼瑤;陳昌紅;朱秀昌;徐瓊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

技術領域

本發明涉及一種灰度圖像彩色化方法，主要解決現有的基于YUV聯合相關性圖像彩色化方法在圖像邊緣處產生明顯的顏色混疊失真的問題，屬于數字圖像處理技術領域。

背景技術

圖像是客觀世界經過光的反射直接或間接作用于人眼而產生視覺的結果，而人眼對色彩的敏感度是高于灰度的，因此增強圖像的色度信息可以有效的提高圖像的視覺效果。圖像彩色化就是這樣一種技術。圖像彩色化是一個根據人工添加的少量顏色信息為圖像或視頻添加顏色的處理過程可以廣泛的應用于圖像編輯中。例如，通過手工的標定部分顏色達到更換彩色圖片中的顏色的目的。

基于YUV聯合相關性的圖像彩色化方法主要基于亮度圖像與色度圖像具有相似的自回歸圖像模型結構，算法首先需要先求出灰度圖像即Y通道的自回歸系數，然后假設色度圖像具有與Y圖像相似的自回歸模型，最后在已知部分標定的U，V值的條件下，通過自回歸模型約束條件，求出其余未標定的圖像的U，V的數據值。由于在圖像邊緣，相鄰像素的U,V色度值不一定相同，如果使用鄰近的Y通道的局部自回歸模型，可能會造成邊界的顏色混疊（參見文獻[Levin?A,Lischinski?D,Weiss?Y.Colorization?using?optimization.Special?Interest?Group?for?Computer?GRAPHICS,2004:689-694]）。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有基于YUV聯合相關性的圖像彩色化方法所存在的邊緣區域顏色混疊失真缺陷，利用圖像的自相似特性，提供一種灰度圖像彩色化方法，能夠減小圖像邊緣區域的顏色混疊失真，提高彩色化的圖像的主客觀質量。

本發明提出的灰度圖像彩色化方法，包括以下步驟：

步驟A、對待彩色化灰度圖像，進行部分像素的顏色標定；

步驟B、對每一個待彩色化的像素，在以該待彩色化像素為中心的窗口區域中的所有非待彩色化像素中，搜索與該待彩色化像素的相似度最大的前Q個像素作為該待彩色化像素的極相似像素，Q為自然數；

步驟C、對每一個待彩色化像素，建立該待彩色化像素與其極相似像素的亮度約束方程，并求解此亮度約束方程，得到各極相似像素的局部亮度加權系數并進行歸一化；

步驟D、用局部亮度加權系數表示局部色度加權系數，將已標定顏色像素的色度、待彩色化像素的色度、極相似像素的色度、局部色度加權系數表示成色度-系數約束矩陣方程，并對其進行求解得到待彩色化像素的色度值；

步驟E、根據得到的色度值，將待彩色化灰度圖像從YUV空間轉換至RGB空間，得到彩色化后的圖像。

作為本發明優選方案之一，任意兩個像素r和i的相似度d_i的計算公式為：

di=exp(-|xr=xi|2σs2)exp(-|Yr-Yi|2σr2)]]>

式中，x_r和x_i分別為像素r和i的空間位置；Y_r和Y_i分別為像素r和i的亮度值；和分別為空間距離和亮度距離的尺度因子，均為常數。