[發明專利]一種聯合優化全局和局部顏色一致性的色彩校正方法

有效

• 申請號: 202010958837.2
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112164004B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 姚劍;李云夢;李禮;龔燁;涂靜敏
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/90;G06V10/762
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅飛

本發明提供了一種聯合優化全局和局部顏色一致性的色彩校正方法，主要包括以下步驟：第一步，影像的超像素分割。第二步，色彩校正模型的構建，對于一張影像中不同的超像素部分，將應用不同的線性模型來對映射函數進行建模。第三步，模型參數的優化，基于上述模型，設計了同時考慮顏色一致性和梯度保持的能量函數，并額外融合了全局顏色約束以確保校正后的影像具有相似的全局色調。最后，根據超像素分割結果分別對影像中各部分進行色彩校正，實現具有色彩一致性的大規模合成影像的生成。本發明在全局優化的基礎上，基于超像素分割提出了一種局部優化模型，使得色彩校正算法可以有效消除多個影像之間的全局和局部顏色差異，并盡可能保留影像梯度。

技術領域

本發明涉及遙感影像處理技術領域，具體涉及一種聯合優化全局和局部顏色一致性的色彩校正方法。

背景技術

大范圍、多尺度的遙感影像，在城市規劃、資源調查、災害監測、環境保護等方面應用廣泛。然而，單張影像的覆蓋范圍有限，為了獲取大范圍的高質量影像，滿足應用需求，需要將多張同源或異源的影像進行拼接處理，即影像鑲嵌。影像鑲嵌是遙感和計算機視覺領域中的重要且經典的研究課題，用于將一系列幾何對齊的影像合并為一張盡可能無縫的合成影像，是生成視覺一致的全景圖像和數字正射影像圖(DOM)的關鍵技術。在影像鑲嵌領域中存在兩個關鍵問題：幾何錯位和顏色不一致。針對后一個問題，圖像融合技術可以有效地平滑接縫線上的細微色差，但無法消除劇烈的顏色差異。為了避免合成影像中出現顏色偽影和可見的接縫，在合成影像前必須進行色彩校正。目前用于多張影像的色彩校正方法主要可以分為兩類：基于路徑傳播的方法和基于全局優化的方法。

本申請發明人在實施本發明的過程中，發現現有技術的方法，至少存在如下技術問題：

基于路徑傳播的方法首先需要選擇一張影像作為參考影像，然后基于計算的最佳傳播路徑，逐步將參考影像的色彩轉移到影像集合中的其他影像。然而，該類方法有兩個缺陷：一個是參考影像的選擇問題，在色彩校正領域參考影像的自動選擇仍是一個開放議題，因此只能從輸入影像集中手動選擇參考影像。另一個是誤差累計問題，在路徑傳播過程中，誤差的逐步累積是無法避免的，而且誤差的大小受路徑選擇的影響，因此在網狀結構的影像集中，還會產生“兩體”問題，即不同傳播路徑上的相鄰影像存在色彩差異。因此，基于路徑傳播的方法對于多張影像的色彩校正問題并不是一個很好的解決方案。

基于全局優化的方法有效避免了上述問題，也是目前的主流方法。與基于路徑傳播的方法相比，基于全局優化的方法同時校正所有影像，而不是依次校正每張影像。該類方法將色彩校正問題表述為定義在所有影像上的全局能量優化問題，因此可以通過求解能量函數的方式同時獲得所有影像各自的校正模型參數。但是，受限于全局優化框架，目前的全局優化方法主要采用簡單但靈活性不足的模型來校正顏色差異，例如線性模型、伽馬模型等。顯然，這類模型很難有效地近似估計多個影像之間的劇烈色差。另外，同一場景中不同材質目標的反射率不同，因此不同區域的顏色差異通常是不同的，但是大部分基于全局優化的方法使用相同的模型校正同一影像中的所有像素。因此，該類方法對局部顏色差異的校正能力是十分有限的。

發明內容

本發明提出一種聯合優化全局和局部顏色一致性的色彩校正方法，用于解決或者至少部分解決現有技術的方法無法消除多個影像之間的全局和局部顏色差異，而存在的校正效果不佳的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種聯合優化全局和局部顏色一致性的色彩校正方法，包括：

S1：對輸入影像進行超像素分割；

S2：根據超像素分割后的影像構建局部色差校正模型；

S3：基于局部色差校正模型，構建在輸入影像集上的全局能量函數，并通過求解全局能量函數得到局部色差校正模型的參數，獲得局部線性校正模型，其中，輸入影像集由輸入影像構成，全局能量函數考慮顏色一致性和梯度保持，并額外融合全局顏色約束以使校正后的影像具有相似的全局色調；