[发明专利]一种数字图像染色方法

权利要求书

1.一种数字图像染色方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、选择色源图像(101)

对于一幅需要染色的黑白图像，即目标图像(102)，选择一幅内容近似的 彩色图像作为色源，即色源图像(101)；

B、分别提取两幅图像特征向量空间模型

利用公式(1)分别计算目标图像(102)和色源图像(101)中每个像素点 的灰度值：

I=0.2290.5870.114RGB---(1)]]>

对于每个像素点在某邻域内的灰度变化，考虑该像素点的3*3邻域，它包 括9个像素点，其中I_i表示图像在该像素点处的灰度，i＝0，1，…，8，I₀所 在位置为中心点，用矩阵表示为

I1I2I3I4I0I5I6I7I8]]>

因此像素点I₀的灰度变化值为：

从公式(2)容易看出，T看作八位二进制数，它的取值为T∈{0，1，...，255}；

计算图像所有像素点的T值，T(i，j)表示像素点I₀(i，j)处的值，h_k表示T值为 k的像素点数量与总像素的比值，k＝0，1，…，255，则：

hk=Σi=0m-1Σj=0n-1f(i,j,k)m*n---(3)]]>

其中n和m分别为图像的高度和宽度，f(i，j，k)表示为：

f(i,j,k)=1ifT(i,j)=k0otherwise---(4)]]>

由此得到色源图像(101)的特征向量空间模型s＝{h₀，h₁，...，h₂₅₅}和目标图像 (102)的特征向量空间模型d＝{h′₀，h′₁，...，h′₂₅₅}；

C、判定目标图像(102)与色源图像(101)的相似度

计算色源图像(101)特征向量和目标图像(102)特征向量的空间夹角cos(s，d) 值，作为两幅图像的相似度sim(s，d)

sim(s,d)=cos(s,d)=Σi=0255hih′iΣi=0255hi2Σi=0255h′i2---(5)]]>

sim(s，d)的范围为[0，1]，sim(s，d)的值越大，则两幅图像就越相似；当两幅 图像的相似度大于0.5，则被选的色源图像(101)作为合格色源图像(103)； 当两幅图像的相似度小于0.5，则需要另换色源图像(101)，并从步骤A开始重 新计算新色源图像(101)的特征向量及其与目标图像(102)的相似度；

D、转换图像RGB表示模式到Lαβ模式

分别转换合格色源图像(103)和目标图像(102)中每个像素点的表示模 式，将像素的RGB值变换到L₁M₁S₁空间：

L1M1S1=0.38110.57830.04020.19670.72440.07820.02410.12880.8444RGB---(6)]]>

通过自然对数消除变换过程中产生的空间变形，并由L₁M₁S₁空间变换到 Lαβ：

Lαβ=0.57740.57740.57740.40820.4082-0.81640.7071-0.70710log(L1)log(M1)log(S1)---(7)]]>

其中L表示亮度信息，α表示黄兰信息，β表示红绿信息；对于一幅图像 的亮度信息，使用二维矩阵表示为：

L=L1,1L1,2L1,3......L1,mL2,1L2,2L2,3......L2,m..............................Ln,1Ln,2Ln,3......Ln,m---(8)]]>

其中n和m分别为图像的高度和宽度，L_i，j是像素点的亮度值；α和β通道 的信息用相同的方法表示；

E、传递色彩信息

设合格色源图像(103)信息为L(s)、α(s)和β(s)，分辨率为m×n；目标图 像(102)亮度信息为L(d)；对于目标图像(102)中每一个灰度图像的像素点 (i，j)，设它与合格色源图像(103)所有像素点亮度值的差为ΔL，即

ΔL_i，j＝|L_i，j(d)-L_k，p(s)|(9)

因此，ΔL使用矩阵表示为：

ΔL=ΔL1,1ΔL1,2ΔL1,3......ΔL1,mΔL2,1ΔL2,2ΔL2,3......ΔL2,m..............................ΔLn,1ΔLn,2ΔLn,3......ΔLn,m---(10)]]>

当ΔL_k，p＝min{ΔL_1，１，ΔL_1，2......ΔL_m，n}时，则借用合格色源图像(103)中像素 点(k，p)为目标图像(102)像素点(i，j)染色：

L′i,j(d)=σdLσsL(Lk,p(s)-E(L(s)))+E(L(d))α′i,j(d)=αk,p(s)β′i,j(d)=βk,p(s)---(11)]]>

其中E(L)和σ^L分别是L通道的均值和方差；

F、转换图像Lαβ表示模式到RGB模式

将染色完成的目标图像(102)，由Lαβ表示模式逆变换到RGB模式：

由Lαβ空间变换到L₁M₁S₁

L1M1S1=0.57740.40820.70710.57740.4082-0.70710.5774-0.70710Lαβ---(12)]]>

通过自然幂指数消除变换过程中产生的空间变形，并由L₁M₁S₁变换到RGB 空间：

RGB=4.4679-3.58730.1193-1.21862.3809-0.16240.0497-0.24391.2045eL1eM1eS1---(13)]]>

形成染色后的目标图像(104)。

2.根据权利要求1所述的数字图像染色方法，其特征在于：所述的合格色 源图像(103)用色源像素点采样方式替换权利要求1的合格色源图像(103) 的获取方式，即从合格色源图像(103)中抽取一定数量有代表性的像素点代替 整幅图，具体步骤为：

根据图像灰度的范围为256个等级，分别统计在第i等级中的像素的个数， 并设为l[k]，按照直方图每个刻度中所包含像素点的比例来采集样本像素点；在 第k个刻度上，则应该采样的数量为

其中n和m分别为图像的高度和宽度，N为采样的总数量，取值范围为200 到1000。