本发明专利技术公开了一种灰度图像彩色化方法，属于数字图像处理技术领域。本发明专利技术针对现有基于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的问题，对其进行了改进：首先采用综合考虑空间位置信息和亮度信息的相似度度量，从以待彩色化像素为中心的较大的窗口区域中搜索出若干极相似像素；然后计算极相似像素的归一化后的局部亮度加权系数；再求解由所有像素的色度和局部亮度加权系数表示成的色度-系数约束矩阵方程，得到待彩色化像素的色度；最后将图像从YUV空间转换至RGB空间，得到彩色化后的图像。本发明专利技术还公开了一种使用上述方法的灰度图像彩色化装置。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种灰度图像彩色化方法，属于数字图像处理
。本专利技术针对现有基于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的问题，对其进行了改进：首先采用综合考虑空间位置信息和亮度信息的相似度度量，从以待彩色化像素为中心的较大的窗口区域中搜索出若干极相似像素；然后计算极相似像素的归一化后的局部亮度加权系数；再求解由所有像素的色度和局部亮度加权系数表示成的色度-系数约束矩阵方程，得到待彩色化像素的色度；最后将图像从YUV空间转换至RGB空间，得到彩色化后的图像。本专利技术还公开了一种使用上述方法的灰度图像彩色化装置。本专利技术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。【专利说明】一种灰度图像彩色化方法及装置
本专利技术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
。
技术介绍
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)。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。作为本专利技术优选方案之一，任意两个像素r和i的相似度Cli的计算公式为:【权利要求】1.一种灰度图像彩色化方法，其特征在于，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。2.如权利要求1所述灰度图像彩色化方法，其特征在于，所述窗口区域为大小为30x30像素的矩形窗口区域。3.如权利要求1所述灰度图像彩色化方法，其特征在于，所述Q的值为8。4.如权利要求1所述灰度图 像彩色化方法，其特征在于，任意两个像素r和i的相似度Cli的计算公式为: 5.如权利要求1所述灰度图像彩色化方法，其特征在于，步骤C中所述待彩色化像素和其极相似像素的亮度约束方程的建立，具体如下: 首先分别以待彩色化像素r和其每一个极相似像素SiS中心，i=l，2，...，Q，取3X3的矩形块；将以r为中心的3 X 3矩形块中的9个像素表示为列向量, Yr9 )τ ,将以Si为中心的3X3矩形块中的9个像素表示为列向量ζ.,…k)' /=1,2,...,Q，建立如下约束方程: 6.如权利要求5所述灰度图像彩色化方法，其特征在于，使用非负最小二乘算法求解所述矩阵方程。7.如权利要求5所述灰度图像彩色化方法，其特征在于，步骤D中所述的色度-系数约束矩阵方程具体按照以下方法建立: 步骤Dl、设Ur和\为待彩色化像素r的色度值，Uk和Vk为已标定颜色的像素k的色度值，Umi和、々待彩色化像素r的第i个极相似像素Si的色度值，i=l，2,..., Q ;将归一化后的局部亮度加权系数η作为局部色度加权系数代入如下色度-系数约束方程组: 8.一种使用权利要求1至7任一项所述方法的灰度图像彩色化装置，其特征在于，包括: 极相似像素搜索模块，用于搜索待彩色化灰度图像中每一个待彩色化像素的极相似像素； 加权系数计算模块，用于计算每一个待彩色化像素的各极相似像素的局部亮度加权系数，并对其进行归一化；色度值计算模块，用于将待彩色化像素的色度、其极相似像素的色度、其局部色度加权系数和已标定颜色像素的色度表示成色度-系数约束矩阵方程，并对其求解得到待彩色化像素的色度； 空间转换模块，用于根据色度值计算模块得到的待彩色化像素的色度，将图像从YUV空间转换至RGB空间，得到彩色化后的图像并输出。【文档编号】G06T5/00GK103489161SQ201310413671【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日 【专利技术者】干宗良, 刘峰, 胡继瑶, 陈昌红, 朱秀昌, 徐琼 申请人:南京邮电大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种灰度图像彩色化方法，其特征在于，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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：干宗良，刘峰，胡继瑶，陈昌红，朱秀昌，徐琼，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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