彩色化和色彩轉(zhuǎn)移圖像處理關鍵技術研究.pdf

1、彩色化是一個給灰度圖像、黑白電影或視頻節(jié)目加上顏色的計算機處理過程。目前的黑白圖像彩色化研究主要分為兩類:基于模板的彩色化算法和基于人工干預的彩色化算法。黑白電影或視頻節(jié)目經(jīng)彩色化處理后會更加賞心悅目，其社會意義和商業(yè)意義都是巨大的。色彩轉(zhuǎn)移是將一個圖像中顏色轉(zhuǎn)移到另一個圖像的處理過程。色彩轉(zhuǎn)移廣泛應用于電影/電視節(jié)目的后期處理、色彩校正、色彩增強等多媒體應用領域。盡管彩色化和色彩轉(zhuǎn)移有著諸多方向的應用，但是顏色誤擴散問題、破損圖像彩色

2、化問題和基于局部紋理的色彩匹配問題始終是彩色化和色彩轉(zhuǎn)移過程中面臨的重大挑戰(zhàn)。
　　 本文首先研究了人工干預彩色化中顏色誤擴散問題。在人工干預的彩色化時，未著色的像素點的色度往往由空間最近人工標注點的顏色決定。如果未著色點和空間最近標注點分屬不同顏色的圖像分割區(qū)域，就會產(chǎn)生顏色的誤擴散。本文提出一種新的基于人工干預的彩色化算法。基于亮度與色度相關性假設，在貝葉斯框架下通過求解最大后驗概率計算未知點的色度。在貝葉斯概率求解框架中，

3、我們用MRF作為先驗概率，而似然概率則是通過計算在亮度空間中未知點與相鄰點Non-Local-Mean的加權系數(shù)獲得。實驗表明，本文所提出的彩色化算法較好地解決了顏色誤擴散問題。
　　 本文接著研究了破損黑白圖像或含噪聲的黑白圖像彩色化問題。對于破損的黑白圖像或含噪聲的黑白圖像，傳統(tǒng)的彩色化方法無法解決黑白圖像已經(jīng)丟失的圖像信息。本文提出一種基于雙邊濾波器的聯(lián)合修復和彩色化算法。本文首先通過距離計算確定色度空間中像素點修復的順序

4、，即離標注點和亮度信息丟失點越近越先被處理。然后，在亮度空間計算基于塊的雙邊濾波器中幾何距離加權和灰度變化加權，最終實現(xiàn)色度按塊的方式合理擴散。在雙邊濾波器加權計算過程中，通過自適應加權選擇策略，減少不必要的加權計算。實驗表明，本文提出的針對破損圖像的彩色化算法優(yōu)于傳統(tǒng)的彩色化算法，并在PSNR和計算時間上優(yōu)于修復+彩色化的方法。
　　 本文最后研究了基于局部紋理匹配的色彩轉(zhuǎn)移問題。傳統(tǒng)的色彩轉(zhuǎn)移大都基于兩幅彩色圖像的概率統(tǒng)計特

5、性，可以說是一種全局的方法未考慮到圖像局部紋理特征。本文提出一種基于局部紋理匹配的色彩轉(zhuǎn)移算法。本文提出的色彩轉(zhuǎn)移算法主要包含特征點提取和特征點匹配。特征點提取通過高斯金字塔由低分辨率到高分辨率逐步迭代更新獲得。特征點匹配通過LBP局部紋理匹配獲得。在特征點提取中初始特征點采用SIFT獲取，而特征點的更新則是基于原彩色圖像和用特征點彩色化的圖像殘差。實驗表明，本文所提出的色彩轉(zhuǎn)移算法比傳統(tǒng)色彩轉(zhuǎn)移算法具有更好的主觀視覺效果和色彩合理性。