灰度影像彩色化處理

1、June, 2009 灰度影像彩色化處理目 錄1.背景介紹2.色彩傳遞理論3.本文色彩傳遞算法4.總結(jié)背景介紹灰度圖像與彩色圖像間顏色傳遞也被稱為灰度圖像彩色化，或者給灰度圖像上色?；叶葓D像與彩色圖像間色彩傳遞是一種圖像增強技術(shù)。給灰度圖像添加顏色可以提高圖像的視覺效果。，色彩傳遞背景介紹發(fā)展和意義： 傳統(tǒng)的灰度圖像彩色化處理的方法是假彩色處理或是偽彩色增強的方法，共同的特點都是把原來圖像中某種灰度值像素用某種色彩來表示。雖然此方法簡單，但卻會導(dǎo)致圖像彩色化后色彩失真，彩色化后的圖像效果不甚理想。 近些年來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,Welsh等人基于前人的研究實現(xiàn)了基于色彩傳遞的灰度圖像彩色化,能

2、很好的將彩色源圖像中的色彩信息傳遞到目標(biāo)灰度圖像中。將灰度圖像變成彩色圖像 灰度圖像的彩色化應(yīng)用非常廣泛,在軍事、醫(yī)學(xué)、影視等行業(yè)起了不可替代的作用。 色彩傳遞理論色彩傳遞理論： Reinhard提出了圖像間的顏色傳遞算法，圖像在l色彩空間進行色彩傳遞，使用最簡單的統(tǒng)計信息均值和標(biāo)準(zhǔn)差，將待處理的圖像的均值和標(biāo)準(zhǔn)差調(diào)整到和目標(biāo)圖像相同，該方法取得了較好的效果。通過對Reinhard算法的研究，我們發(fā)現(xiàn)在顏色傳遞過程中，各像素處理過程是相對獨立的，每個像素的運算結(jié)果不會影響到其他像素的計算。色彩傳遞理論色彩空間：色彩空間顏色混合的基本定律表明：自然界任何一種顏色均可用紅、綠、藍(lán)三種原色光混合匹配

3、產(chǎn)生，這在幾何上能夠以R，G，B三個互相垂直的軸所構(gòu)成的空間坐標(biāo)系統(tǒng)來表示，稱為RGB顏色空間。色彩傳遞理論 l空間 Ruderman基于人類對圖像的感知研究，提出了l顏色空間。其中，l表示非彩色的亮度通道，表示彩色的紅綠(red-green opponent)通道，表示黃藍(lán)(yellow-blue opponent)通道 l空間是一個抗相關(guān)的顏色空間，它將一個通道的改變對另一個通道的影響減到了最小，這使得我們可以對它的各個通道進行獨立的計算，而不會引入人為的痕跡本文色彩傳遞算法本文色彩傳遞算法： 通常在使用色彩傳遞理論對灰度圖像進行彩色化處理的過程中，都是使用一張彩色的源圖像，以全局方式或者

4、是點對點的方式將這張源圖像的色彩信息傳遞給目標(biāo)灰度圖像，源圖像和目標(biāo)圖像的像素匹配依賴于像素亮度及亮度紋理組合得到的權(quán)值，然后在匹配的象素點之間進行彩色信息的直接傳遞。這樣就需要源圖像和目標(biāo)圖像構(gòu)成要比較相近，而兩張圖像畫面不能過于復(fù)雜。 由于一張彩色源圖像，色彩信息有限，而且紋理構(gòu)成和亮度特征相對單一，通常較復(fù)雜的黑白圖像不易找到一張能很好與其匹配的彩色圖像，所以本文考慮利用兩張或兩張以上的彩色圖像作為源圖像，利用多張彩色圖像中的彩色信息、紋理構(gòu)成和亮度特征更好的與目標(biāo)灰度圖像進行匹配，從而實現(xiàn)顏色更精確的傳遞。本文色彩傳遞算法本文色彩傳遞算法流程：背景源圖像目標(biāo)圖像RGB空間轉(zhuǎn)換到l空間輸

5、出圖像主景源圖像RGB空間轉(zhuǎn)換到l空間色彩信息傳遞像素匹配像素點采樣亮度調(diào)整RGB空間轉(zhuǎn)換到l空間本文色彩傳遞算法色彩算法實現(xiàn)結(jié)果：（1）Welsh算法的實現(xiàn)：目標(biāo)灰度圖像彩色源圖像色彩傳遞色彩傳遞后的結(jié)果本文色彩傳遞算法（2）本文色彩傳遞算法的實現(xiàn)（實驗組）：色彩傳遞色彩傳遞后結(jié)果彩色源圖像2目標(biāo)灰度圖像彩色源圖像1本文色彩傳遞算法（2）本文色彩傳遞算法的實現(xiàn)（對照組）：色彩傳遞色彩傳遞后結(jié)果目標(biāo)灰度圖像彩色源圖像本文色彩傳遞算法實驗組和對照組圖像對比：實驗組對照組本文色彩傳遞算法對比結(jié)果： 從運行結(jié)果可以看出單幅彩色圖像作為源圖像對灰度圖像進行彩色傳遞，雖然也能夠?qū)⒇S富的彩色信息進行傳遞，

6、但是由于單幅彩色圖像色彩信息有限，圖像紋理結(jié)構(gòu)和亮度特征比較單一，在色彩進行傳遞的時候，某些地方容易造成色彩的過度不自然或者說是色彩的失真，而且色彩單一，影響色彩傳遞的最終效果。 通過兩張作為源圖像作為源圖像對灰度圖像進行彩色傳遞能很好的加強了色彩的信息量，豐富了紋理結(jié)構(gòu)和亮度特征，使圖像間的色彩傳遞能夠得到更加精確傳遞，圖像的色彩也更加豐富?？偨Y(jié) 論文重點是對Welsh等人的灰度圖像彩色化色彩傳遞算法進行改進，由于Welsh的算法是采用單幅彩色圖像作為源圖像，源圖像的色彩信息，紋理結(jié)構(gòu)和亮度特征都是很有限的，在進行色彩傳遞的過程中無法做到很精確的將色彩傳遞到目標(biāo)灰度圖像中。所以論文基于Welsh等人的灰度圖像彩色化算法，將其進行改進，選擇兩張與目標(biāo)灰度圖像相關(guān)性較好的彩色圖像作為彩色傳遞的源圖像，可以極大的豐富源圖像的彩色信息、紋理結(jié)構(gòu)和亮