專利名稱：一種圖像去色方法
一種圖像去色方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于計算機數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種圖像去色方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像處理起源于二十世紀二十年代，經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展，目前已經(jīng)成為信息科學、生物學、醫(yī)學等諸多領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究對象。隨著信息時代的到來，數(shù)字圖像處理在計算機視覺、機器學習、人工智能等領(lǐng)域都得到廣泛的應用，其重要性日益凸顯。
隨著圖像采集設備的發(fā)展，數(shù)字圖像由灰度圖像逐漸過渡為彩色圖像。盡管彩色圖像的應用越來越普及，灰度圖像的使用依然不可避免，如黑白打印設備、文獻的掃描和保存、低帶寬下的圖像傳輸，以及作為其他圖像處理方法的預處理步驟。
目前普遍采用的圖像去色方法存在明顯的缺陷，在灰度轉(zhuǎn)換過程中沒有考慮圖像本身的內(nèi)容，而是采用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換公式，用亮度值作為灰度圖像的像素值，導致原始彩色圖像中大量細節(jié)對比信息的丟失。如果圖像中存在亮度相似而色度或色調(diào)相差很大的兩個顏色，如亮度一致的綠色和紅色，在經(jīng)過傳統(tǒng)的去色過程后，會變成亮度一樣的灰色，人的視覺根本無法區(qū)分。
彩色圖像一般用RGB空間表示，其每個像素具有R、G、B三個通道的值 hg，M,傳統(tǒng)的圖像去色方法利用這個三個值按照固定系數(shù)算出像素的亮度值，作為灰度圖像的灰度值，但是不同的RGB值可能被轉(zhuǎn)換為相同的灰度值，這就導致了細節(jié)對比信息在灰度轉(zhuǎn)換過程中丟失。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種圖像去色方法，它利用原始彩色圖像的梯度場作為約束，當發(fā)現(xiàn)利用傳統(tǒng)方法去色后某個區(qū)域的局部梯度場變化大于給定閾值時，便利用R、G、B三個單通道圖像中對應位置的局部梯度場擬合出與原始彩色梯度場最為接近目標梯度場，然后應用泊松方程和目標梯度場對初始灰度圖像和三個單通道圖像進行局部融合，獲得目標灰度圖像。
本發(fā)明所采用的圖像去色方法包括如下步驟步驟一、以原始彩色圖像作為輸入，通過傳統(tǒng)去色方法計算得到初始灰度圖像和單通道圖像；然后計算原始彩色圖像和初始灰度圖像的梯度，得到原始彩色圖像的梯度場和初始灰度圖像的梯度場；步驟二、對原始彩色圖像的梯度場和初始灰度圖像的梯度場進行比較，其差值滿足關(guān)系式(I):式(I)中，Zc表示原始彩色圖像的三維矩陣，A表示初始灰度圖像的亮度矩陣；H力搬軒;丨丨■丨I^L2纖；標酶眺/7標目豐示麵巾白勺憾丸 _dx dyjIrlW表示彩色梯度場與初始灰度梯度場之間的差值；步驟三、對于梯度場差值大于給定閾值的區(qū)域，利用R、G、B三個單通道圖像中對應位置的局部梯度場擬合出與原始彩色梯度場最為接近目標梯度場，所述目標灰度梯度場與三個單通道梯度場之間滿足關(guān)系式(2)= er'(w) + e+ &'、(少)if(2)式(2)中V1表示目標灰度梯度場，vr、Vs、Vls分別表示R、G、B三個單通道梯度場；14，4分別表示R、G、B三個單通道梯度場所占的權(quán)重；F表示目標區(qū)域；5表示給定的閾值；其中s = ai-g+ AtC^) + W) - A,(W))(3)r式(3 )中，E' =]表示最優(yōu)權(quán)重向量，其三個分量a, ^分別表示R、G、B三個單通道梯度場所占的權(quán)重'Dco表示彩色梯度場與初始灰度梯度場之間的差值'Dcr、Dcg, Dcb 分別表示原始彩色圖像梯度場與R、G、B三個單通道梯度場之間的差值；W表示目標區(qū)域； 步驟四、應用泊松方程對初始灰度圖像和R、G、B三個單通道圖像進行局部融合，獲得目標灰度圖像。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過局部梯度場約束，保證了原始彩色圖像中的細節(jié)對比信息不會因去色過程而丟失；同時，采用泊松方程處理局部圖像差值，可以使得局部融合后的目標灰度圖像保持整體平滑。


圖I是本發(fā)明圖像去色方法的流程示意圖；圖2 (A)是原始彩色圖像；圖2 (B)是傳統(tǒng)方法去色后的效果；圖2 (C)是采用本發(fā)明方法去色后的效果；圖2 (D)是R通道圖像；圖2 (E)是G通道圖像；圖2 (F)是B通道圖像。
具體實施方式
本發(fā)明以傳統(tǒng)方法獲得的初始灰度圖像為起點，逐個區(qū)域比較彩色梯度場和初始灰度梯度場，當發(fā)現(xiàn)局部梯度場變化大于給定閾值時，便利用R、G、B三個單通道圖像中對應位置的局部梯度場擬合出與原始彩色梯度場最為接近目標梯度場，然后應用泊松方程和目標梯度場對初始灰度圖像和三個單通道圖像進行局部融合，獲得目標灰度圖像。
以下舉例說明本發(fā)明整個過程的具體實施方式
如下(各步驟效果圖參見圖2)I、原始彩色圖像如圖2 (A)所示，首先利用傳統(tǒng)圖像去色方法獲取初始灰度圖像，如圖 2 (B)所示。其灰度值與原始彩色圖像的RGB三通道的值滿足關(guān)系式(I):
權(quán)利要求
1. 一種圖像去色方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟一、以原始彩色圖像作為輸入，通過傳統(tǒng)去色方法計算得到初始灰度圖像和單通道圖像；然后計算原始彩色圖像和初始灰度圖像的梯度，得到原始彩色圖像的梯度場和初始灰度圖像的梯度場；步驟二、對原始彩色圖像的梯度場和初始灰度圖像的梯度場進行比較，其差值滿足關(guān)系式(I):
全文摘要
本發(fā)明公布了一種圖像去色方法，現(xiàn)有的圖像去色方法采用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換公式，用亮度值作為灰度圖像的像素值，導致原始彩色圖像中大量細節(jié)對比信息的丟失。本發(fā)明以原始彩色圖像作為輸入，通過傳統(tǒng)去色方法計算得到初始灰度圖像和單通道圖像；然后計算原始彩色圖像的梯度場和初始灰度圖像的梯度場，并對兩個梯度場進行比較；對于梯度場差值小于閾值的部分，直接得到目標灰度圖像；對于差異大于閾值的部分，利用線性擬合求解目標梯度場，計算得到權(quán)重向量，然后利用權(quán)重向量和泊松方程對初始灰度圖像和三個單通道圖像進行局部融合，獲得目標灰度圖像。本發(fā)明保證了原始彩色圖像中的細節(jié)對比信息不會因去色過程而丟失；且目標灰度圖像保持整體平滑。
文檔編號G06T3/00GK102542526SQ201110354860
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者卜佳俊, 宋明黎, 郝凱, 陳純 申請人:浙江大學