一種基于重采樣的顏色編輯擴散方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域的顏色編輯擴散技術(shù)，尤其涉及一種基于重采樣的顏色 編輯擴散方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 顏色編輯擴散是將用戶采用交互方式選擇的樣本所給定的一種或多種編輯模式， 按照相似顏色遵循相似變換的原則擴散到整幅圖像，從而來改變給定圖像的顏色。和自動 的方法相比，其更靈活，更易表達用戶的意圖。顏色編輯擴散在外觀矯正或設(shè)計中具有廣泛 的應(yīng)用，比如同一款模型設(shè)計不同的色調(diào)，調(diào)整照片的亮度等。
[0003] 目前編輯擴散已有不少相關(guān)工作。Levin等人的基于相鄰相似的像素編輯后仍相 似的原則構(gòu)建二次優(yōu)化函數(shù)將用戶交互輸入的編輯方式擴散到整幅圖像實現(xiàn)灰度圖像彩 色化。Lischinski等人采用邊緣保持的能量最小化方法將畫筆的新色調(diào)向外擴散止于顯著 邊緣區(qū)域。這兩種方法只能將編輯擴散到顏色相似的局部區(qū)域。類似Levin的思想，An等 人通過將編輯策略作用于所有像素對上建立了一個不同的優(yōu)化函數(shù)，其允許編輯擴散跨越 不連續(xù)區(qū)域。但該方法需要求解一個大型的非稀疏的線性方程，Xu等人采用聚類的方法來 減少線性系統(tǒng)的維數(shù)；Bie等人將問題分解為兩個步驟，首先采用Levin中的方法將有效采 樣的畫筆上的編輯擴散到數(shù)量有限的聚類中心上，然后再基于插值技術(shù)將聚類中心的編輯 擴散到每個像素。Li等提出了一種基于徑向基函數(shù)（RBF)的快速編輯擴散技術(shù)，當(dāng)當(dāng)前像 素的顏色和畫筆上所有樣本的顏色相似度都不高時其新顏色是這些顏色的混合，呈現(xiàn)明顯 不真實的情況。Chen等人給出了一種基于局部線性嵌入（LLE)的編輯擴散技術(shù)，為了取得 自然的邊緣效果，K近鄰的K值較大，這樣所引起的問題是最終生成的編輯圖像的顏色和期 望的有出入。Hwang等提出了一種概率移動最小二乘的顏色轉(zhuǎn)換，其要求原圖像和參考場景 的內(nèi)容基本一致。
[0004] 考慮到擴散的效果通常依賴于初始數(shù)據(jù)顏色的豐富性，以往很多方法要求畫刷精 確地選擇樣本顏色以取得理想的編輯效果。為了減少對交互輸入數(shù)據(jù)的依賴性，本發(fā)明提 出了一種基于重采樣的顏色編輯擴散方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種基于重采樣的顏色編輯擴散方法， 從而實現(xiàn)了簡化用戶交互操作及轉(zhuǎn)換后的圖像忠于用戶指定的編輯顏色且具有較好的細 節(jié)保持特性。
[0006] 為了達到上述的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于重采樣的顏色編輯擴 散方法，該方法包含以下步驟：
[0007] 首先，對原圖像做超像素分割采樣；其次，基于顏色相似性對采樣點簡化合并；再 次，對簡化后的采樣點，根據(jù)其與一維鄰域采樣點的相似性及這些采樣點與每種編輯模式 的相似性決定當(dāng)前采樣點所屬編輯模式，依此將畫刷上編輯模式的映射關(guān)系轉(zhuǎn)化到簡化的 采樣點上；然后，根據(jù)初始采樣點和簡化采樣點的關(guān)系將簡化采樣點的映射方式轉(zhuǎn)換到初 始采樣點；最后，將具有豐富顏色信息的初始采樣點的顏色映射方式依據(jù)相似顏色轉(zhuǎn)換后 仍相似的原則擴散到圖像中每個像素。
[0008] 優(yōu)選地，對原圖像做超像素分割，然后提取每個超像素中心像素作為重采樣樣本 點。
[0009] 優(yōu)選地，對每個超像素，計算其與每種編輯模式的相似度及鄰域超像素的相似度 來決定相應(yīng)樣本的歸屬問題并進而計算其編輯的新顏色。
[0010] 優(yōu)選地，基于顏色相似性對采樣點簡化合并是采用網(wǎng)格技術(shù)進行簡化的。
[0011] 優(yōu)選地，本發(fā)明的顏色編輯擴散是采用增量的方式式擴散到整幅圖像。在本發(fā)明 進行增量式的顏色編輯擴散時采用了一種自適應(yīng)的樣本選擇策略，即對于一個給定的閾值 τ，如果α τ，樣本j被選擇，否則被拋棄。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：
[0013] (1)簡化用戶交互，將畫筆像素的擴散轉(zhuǎn)化為顏色信息相對豐富的超像素中心樣 本的擴散，而且提供了一種有效的重采樣樣本編輯方式的計算。
[0014] (2)轉(zhuǎn)換后的圖像忠于用戶指定的編輯顏色且具有較好的細節(jié)保持特性。
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0016] 圖1是本發(fā)明的一種基于重采樣的顏色編輯擴散方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018] 編輯擴散是一種交互式操作方式，首先用戶通過畫刷交互地選擇每種編輯模式的 樣本并提供相應(yīng)的編輯方式；而樣本的位置、顏色、數(shù)量等特征對編輯結(jié)果具有重要的影 響。為了減少對輸入樣本的依賴性，本發(fā)明采用二次擴散的方法?？紤]到超像素中心像素的 顏色具有代表性且其編輯模式比邊緣像素簡單，本發(fā)明以這些中心像素作為重采樣樣本。 為了兼顧樣本顏色的豐富性及樣本編輯的有效性，重采樣樣本分布較密，數(shù)量較多，本發(fā)明 采用網(wǎng)格技術(shù)先做簡化，然后根據(jù)簡化后數(shù)據(jù)與每種編輯模式的相似性及與一維鄰域數(shù)據(jù) 的相似性計算當(dāng)前數(shù)據(jù)所屬編輯模式并將此編輯模式映射到簡化前對應(yīng)的樣本，以計算樣 本的編輯值?；谶@些樣本的編輯值，依據(jù)相似顏色遵循相似變換的原則，將用戶輸入的編 輯方式采用增量的方式擴散到整幅圖像。避免低相似度樣本帶來的副作用，擴散時每個像 素自適應(yīng)地選擇樣本的數(shù)量。
[0019] 如圖1所示為本發(fā)明的方法流程圖，具體流程為：首先，對原圖像做超像素分割采 樣；其次，基于顏色相似性對采樣點簡化合并；再次，對簡化后的采樣點，根據(jù)其與一維鄰 域采樣點的相似性及這些采樣點與每種編輯模式的相似性決定當(dāng)前采樣點所屬編輯模式， 依此將畫刷上編輯模式的映射關(guān)系轉(zhuǎn)化到簡化的采樣點上；然后，根據(jù)初始采樣點和簡化 采樣點的關(guān)系將簡化采樣點的映射方式轉(zhuǎn)換到初始采樣點；最后，將具有豐富顏色信息的 初始采樣點的顏色映射方式依據(jù)相似顏色轉(zhuǎn)換后仍相似的原則擴散到圖像中每個像素。
[0020] 本發(fā)明的具體實施如下：
[0021] 1、重采樣編輯
[0022] 為了簡化交互輸入，強壯算法，對圖像進行重采樣代替直接交互輸入的樣本。重采 樣的樣本需滿足：（1)顏色種類豐富，具有廣泛的代表性；(2)編輯方式簡單。由于同一超像 素內(nèi)的像素具有較高的相似度，而超像素中心像素通常隸屬于一種編輯模式，故取每個超 像素中心像素作為重采樣樣本。對每個超像素，計算其與每種編輯模式的相似度及鄰域超 像素的相似度來決定相應(yīng)樣本的歸屬問題并進而計算其編輯的新顏色。
[0023] 考慮到編輯模式所提供的交互輸入樣本顏色并不一定單一，簡單的均值會帶來偏 差；而直接用相似