[发明专利]一种基于局部线性保持的场景颜色风格一致化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理、计算机视觉和增强现实领域，具体地说是一种基于局部线性保持 的场景颜色风格一致化处理方法。

背景技术

数字图像领域中，最常见的图像处理方法之一是改变图像的视觉效果。从人类视觉角度 看，颜色是人类感知和区分不同物体的一种基本视觉特征。世界上的每一种物体都有其固有 的颜色特征，同类物体通常有相同或相近的颜色特征，不同物体则可能表现为不同的特征。 相对于其它特征，颜色具有一定的稳定性，它对图像的平移、尺度、旋转变化都不敏感，而 且计算简单。颜色转换，是指将一副给定参考图像的颜色风格，迁移到另一幅原图像上，并 且使得生成的结果图像的颜色风格尽可能的逼近参考图像的颜色风格。而目前很多领域在图 像/视频颜色处理上有很大的需求，具体体现在：(1)计算机图形学及数字图像处理技术在 电影电视节目中的应用已不仅是限于电脑特技的制作，还可通过颜色迁移技术改变图像色彩 基调，得到所需要的颜色场景。把夏天拍摄的图片或视频处理成秋天效果，把早上拍摄的图 像处理成黄昏的效果，既提高了影视制作的效率，也降低了成本；(2)应用于机场X射线行 李检测系统得到的伪彩色灰度图像，这些图像通过用不同颜色及亮度进行处理，其中的信息 可以明显地增强；(3)在医学方面及其他科学演示中，对于仅仅获得灰度数据的图像特征可 以通过颜色迁移来增强，将得到的灰度图像彩色化，可以加强图像的说明效果；(4)图像的 颜色迁移不仅可以实现两幅图像的色彩迁移，还可以应用于视频当中，通过对视频文件每帧 分别进行颜色迁移来实现整个视频的颜色迁移，将经典的黑白老电影转换成更具真实感的彩 色电影；(5)实现对多基调复杂图像的智能化自动处理，应用于商业的图像处理软件中。因 此，图像的颜色迁移技术在许多领域都有很大的潜在可用性。目前，场景颜色风格化的研究 算法主要分为两类：自动颜色转换和交互式颜色转换。根据不同应用的场合，这些方法均得 到了很大的应用。

在基于图像的自动颜色转换方面，2001年，布里斯托大学的E.Reinhard等人利用颜色 空间的转换，将原图像和参考图像首先从RGB颜色空间转换到lαβ颜色空间，然后在这三个 通道上分别求取二阶统计量期望方差，再针对原图像的每一个像素，进行缩放旋转，求得的 最终结果转换为RGB颜色空间即为结果图像的像素颜色值。该方法简单有效，但是针对复杂 的图像，需要交互式选取样本进行颜色转换。针对这个问题，2005年日本的Chang等人提出 了一种基于颜色分类的方法实现颜色转换。首先将原图像和参考图像按照颜色差异，分成多 个颜色类，然后在对应的颜色类之间进行颜色转换。Pitie.F等人以一种全新的思路，证明 了N维概率密度函数转移的可行性并将它运用到颜色迁移领域。在灰度图像中，利用直方图 规定化实现图像灰度变换使其具有特定的直方图形式。直方图是概率分布密度的体现，而直 方图规定化是原图像概率分布密度映射到期望概率分布密度的过程，也就一维概率密度函数 转移。而N维概率密度函数转移是基于一维展开的。设f(x)和g(x)是源图像和目标图像的 颜色概率密度分布，x_i＝(r_i，g_i，b_i)，r_i、g_i、b_i分别代表红绿蓝三色，选择任意一个旋转矩 阵尺，旋转后对N维分别作一维概率密度函数转移，重复多次，直到收敛，得到迁移后的新 图像。该方法生成的某些结果图像颜色过渡不平滑，有很多块状，需要通过二次处理对图像 进行平滑。