[发明专利]一种将彩色图像转换为灰度图像的方法

权利要求书

1.一种将彩色图像转换为灰度图像的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)初步灰度化

首先提取彩色图像的R、G、B三个通道并将其向量化，变成一个列向量；然后用公式(1)进行初步灰度化：

H(i)＝0.299*R(i)+0.587*G(i)+0.114*B(i) (1)

其中，

H(i)表示像素i经过初步灰度化后的灰度值；

R(i)，G(i)，B(i)分别表示原图像中像素i在R、G、B通道上的灰度值；

2)细节增强

在得到初步灰度化结果之后，将原图像的颜色对比度添加到初步灰度化的结果中，构建公式(2)所示的误差能量函数：

$E=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\[{\mathrm{\λ}}_1{(g_i-H_i)}^2+{\mathrm{\λ}}_2\underset{j=1}{\overset{K}{\Σ}}{(\▿g_{ij}-{\mathrm{\α}}_{ij}\▿C_{ij})}^2\]---\left(2\right)$

其中，

N表示整幅图像总的像素个数；

λ₁，λ₂表示两个权重值，λ₁＝1，λ₂＝1；

g_i表示最终的消色图像中像素i的灰度值；

H_i表示像素i经过初步灰度化后的灰度值；

K表示每个像素周围存在的邻近点的个数；

$\▿g_{ij}=g_i-g_j;$

表示彩色图像相邻像素之间的对比度，计算如公式(3)：

$\▿C_{ij}=\left|\right|\▿R_{ij}\left|\right|+\left|\right|\▿G_{ij}\left|\right|+\left|\right|\▿B_{ij}\left|\right|=\left|\right|R_i-R_j\left|\right|+\left|\right|G_i-G_j\left|\right|+\left|\right|B_i-B_j\left|\right|---\left(3\right);$

α_ij表示的方向，其值为1或-1，若取1表示颜色对比度的方向是正的，取-1表示负，其判断准则如下：

a)若R_i＞＞R_j&G_i＞＞G_j&B_i＞＞B_j，则取α_ij＝1；反之，若R_i＜＜R_j&G_i＜＜G_j&B_i＜＜B_j，则取α_ij＝-1；

b)若准则a)不满足或无法判断，则采用：若两个像素的R、G、B三个灰度值中有一个或者两个相接近，另两个或者一个灰度值相差较大，如果R_i≈R_j,G_i＞＞G_j,B_i＞＞B_j，则α_ij＝1；反之，若R_i≈R_j,G_i＜＜G_j,B_i＜＜B_j，则α_ij＝-1；

c)若a)和b)两种准则均无法判断，则α_ij取步骤1)得到的灰度图像的灰度对比度方向，即若H_i-H_j为正数，则α_ij＝1；反之，若H_i-H_j为负数，则α_ij＝-1；

按公式(2)对每个像素所得到的误差能量函数对g_i求导，并令并将所有像素的能量函数求和，便可得到总的能量函数，那么，总的能量函数求导后得到的公式可以看成是一个AX＝B的方程；

最后，通过迭代法求解方程，得出最终的结果。