[发明专利]一种数字图像染色方法

摘要

本发明公开了一种数字图像染色方法，包括以下步骤：选择一幅内容近似黑白图像的彩色图像作为色源；分别提取两幅图像特征向量空间模型；判定目标图像与色源图像的相似度；转换图像RGB表示模式到Lαβ模式；传递色彩信息；转换图像Lαβ表示模式到RGB模式形成染色后的目标图像。本发明的染色技术的色源来自一幅内容近似的彩色画面，利用亮度信息根据最佳匹配算法自动完成，具有客观性，染色后的画面保持原有信息，但增加了色源的颜色等信息，从而增强了视觉效果和真实感，提高了染色的成功率。整个取色、赋色过程完全是自动化处理，方便快捷，只需具备正常的视觉感观能力即可，不需要任何绘画和色彩等专业技巧。

主权项

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(i＝0，1，...，8)表示图像在该像素点处的灰度，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可以看作八位二进制数，它的取值为T∈{0，1，Λ255}；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(k＝0，1，A 255)表示T值为k的像素点数量与总像素的比值，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)=1if T(i,j)=k0otherwise---(4)]]>由此可以得到色源图像(101)的特征向量空间模型s＝{h₀，h₁，Λ，h₂₅₅}和目标图像(102)的特征向量空间模型d＝{h′₀，h′₁，Λ，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(q，d)的范围为[0，1]，sim(q，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)可以作为合格色源图像(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LMS空间：LMS=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LMS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，可以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通道的信息也可用相同的方法表示；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，则可以借用合格色源图像(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LMSL1M1S1=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LMS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)。