[发明专利]一种灰度图像彩色化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种灰度图像彩色化方法，主要解决现有的基于YUV联合相关性图像彩色化方法在图像边缘处产生明显的颜色混叠失真的问题，属于数字图像处理技术领域。

背景技术

图像是客观世界经过光的反射直接或间接作用于人眼而产生视觉的结果，而人眼对色彩的敏感度是高于灰度的，因此增强图像的色度信息可以有效的提高图像的视觉效果。图像彩色化就是这样一种技术。图像彩色化是一个根据人工添加的少量颜色信息为图像或视频添加颜色的处理过程可以广泛的应用于图像编辑中。例如，通过手工的标定部分颜色达到更换彩色图片中的颜色的目的。

基于YUV联合相关性的图像彩色化方法主要基于亮度图像与色度图像具有相似的自回归图像模型结构，算法首先需要先求出灰度图像即Y通道的自回归系数，然后假设色度图像具有与Y图像相似的自回归模型，最后在已知部分标定的U，V值的条件下，通过自回归模型约束条件，求出其余未标定的图像的U，V的数据值。由于在图像边缘，相邻像素的U,V色度值不一定相同，如果使用邻近的Y通道的局部自回归模型，可能会造成边界的颜色混叠（参见文献[Levin A,Lischinski D,Weiss Y.Colorization using optimization.Special Interest Group for Computer GRAPHICS,2004:689-694]）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有基于YUV联合相关性的图像彩色化方法所存在的边缘区域颜色混叠失真缺陷，利用图像的自相似特性，提供一种灰度图像彩色化方法，能够减小图像边缘区域的颜色混叠失真，提高彩色化的图像的主客观质量。

本发明提出的灰度图像彩色化方法，包括以下步骤：

步骤A、对待彩色化灰度图像，进行部分像素的颜色标定；

步骤B、对每一个待彩色化的像素，在以该待彩色化像素为中心的窗口区域中的所有非待彩色化像素中，搜索与该待彩色化像素的相似度最大的前Q个像素作为该待彩色化像素的极相似像素，Q为自然数；

步骤C、对每一个待彩色化像素，建立该待彩色化像素与其极相似像素的亮度约束方程，并求解此亮度约束方程，得到各极相似像素的局部亮度加权系数并进行归一化；

步骤D、用局部亮度加权系数表示局部色度加权系数，将已标定颜色像素的色度、待彩色化像素的色度、极相似像素的色度、局部色度加权系数表示成色度-系数约束矩阵方程，并对其进行求解得到待彩色化像素的色度值；

步骤E、根据得到的色度值，将待彩色化灰度图像从YUV空间转换至RGB空间，得到彩色化后的图像。

作为本发明优选方案之一，任意两个像素r和i的相似度d_i的计算公式为：

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

式中，x_r和x_i分别为像素r和i的空间位置；Y_r和Y_i分别为像素r和i的亮度值；和分别为空间距离和亮度距离的尺度因子，均为常数。