[发明专利]一种自适应的边缘导向彩色化的实现方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及图片处理技术领域，尤其涉及一种自适应的边缘导向彩色化的实现方法及其装置。

背景技术

将计算机作为辅助工具来完成着色这项工作，最初出现于Wilson Maxkle和Brian Hunt在1970年提出的彩色化这个概念中，当时他将计算机辅助彩色化方法应用于处理黑白老照片和黑白电影电视节目，例如“阿波罗”登月获取的月球影像．HalRoach工作室的主席Glick在1984年就曾有过这样的论断，彩色化经典的黑白作品所创造出的经济价值远远超过新创造的黑白作品，因此，在社会价值上，我们可以看到图像彩色化技术的经济利益。彩色化是当前计算机图形学与计算机视觉领域的热点课题，它们在影视、动漫、娱乐、广告、数字化影像以及古画修复等众多工程领域具有十分广阔的应用前景。

随着技术水平的进步及一些新的彩色化处理方式的启发，人们开展进一步的研究，以求开发出真正简便实用的彩色化技术。从实际应用及技术发展本身来讲，进行彩色化研究都是非常有意义的。图像彩色化在医学和工业等领域有着重要的应用，例如一个图像通信过程，由于某种原因接收端仅得到了图像的亮度信息和部分颜色样本，这时就可能利用彩色化技术恢复出完整的彩色图像。

彩色化从根本上讲就是要对图像中的每个像素，用多维颜色空间的一个矢量（如表示亮度、色度、饱和度的三维颜色空间）取代仅表示灰度值的亮度的一维标量，而从亮度到表示色彩的颜色分量的映射却并不是唯一确定的，即不同的颜色可能具有相同的亮度值，却具有不同的色调和饱和度，为了降低这种映射的不确定性，少量的人工干预常起很重要的作用。基于上述原因，现有的彩色化过程必须具备两个要素：一是参考的颜色信息；另一个是基于这些颜色信息的着色策略。另一方面，到目前为止，还缺乏评价彩色化效果的客观标准，还没有一种“正确”的解决方案。因此，随着数字技术的广泛应用和产业化技术越来越得到人们的关注，数字图像彩色化技术作为其中的重要部分之一，仍是一个富有挑战性的研究课题。

2004年，Levin等人提出了使用优化进行计算机着色的方法，优化着色方法基于一个简单的假定：相邻的像素之间如果有相似的灰度值，那么就会有相似的颜色值。利用这一假定，计算机着色的过程转化为一个优化求解的过程，而人工进行少量的标色工作则成为优化求解的约束条件。Levin等人的做法是先由人工在图像中各个区域涂上适当的彩色线条，颜色扩展过程要使所有像素与其邻域像素色度加权和的平方差最小。颜色扩展是在色差空间（YUV颜色空间）进行的，不仅能保证图像在处理前后亮度不变，而且消除了直接在RGB空间进行处理可能产生的颜色混扰。为此，在将颜色进行YUV分解之后的UV色差空间，设定最小化目标：

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