[发明专利]基于调色板和凸包变形的图像重着色方法

权利要求书

1.基于调色板和凸包变形的图像重着色方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构造输入图像在RGB颜色空间的凸包，对凸包顶点聚类，并通过聚类中心投影的方式从凸包顶点中挑选调色板；

2)从调色板颜色以外的凸包顶点中挑选辅助颜色，与调色板颜色一起构成紧密凸包；

3)将紧密凸包剖分为多个多面体的集合，并计算像素所在的多面体,用该多面体顶点的均值坐标对像素进行分解；

4)改变调色板颜色，通过凸包的刚性变形带动辅助点移动，实现图像重着色。

2.根据权利要求1所述的基于调色板和凸包变形的图像重着色方法，其特征在于，所述步骤1)包括以下步骤：

1.1)构造图像在RGB颜色空间的凸包，用I＝{I(x,y)∈R³,1≤x≤N_x,1≤y≤N_y}表示尺寸为N_x×N_y的输入图像，N_x表示输入图像的宽，N_y表示输入图像的高，I(x,y)表示在输入图像I中坐标为(x,y)的像素的颜色值，也表示RGB三维颜色空间中的一个点；因此，输入图像I也被看作是在RGB颜色空间中的点云；

构建点云I的凸包用C表示凸包的顶点集合；获取顶点集合C的方法是将一组单位向量在点云I上的支撑点作为C中的顶点，表示为：

式中，是指在3D单位球体采样得到的第j个单位向量，N表示单位向量的个数，是一个经验值；e表示点云I中的一个点，C_i表示C中的第i个顶点，也即单位向量在点云I中的支撑点；由于点云分布不均匀，存在多个单位向量对应一个支撑点C_i的情况，因此i≤j；

1.2)对凸包顶点聚类并提取调色板，其中调色板用P表示，P_k表示调色板中的第k个颜色，表示由调色板构造的凸包；给定调色板大小|P|，在C上执行K-means聚类，类别的数目为K，K＝|P|；聚类之后，在子簇中找到一个中心投影点作为调色板颜色；假设是C的子簇之一，表示为C_k中顶点对应单位向量的平均值，再次通过计算支撑点的方法来找到C_k的中心投影点P_k：

式中，P_k既是平均单位向量在顶点集合C_k中的支撑点，即C_k的中心投影点，也是调色板P中的第k个颜色，c表示点集C_k中的一个点；通过这种方式，调色板P中的颜色直接来自图像I的像素。

3.根据权利要求2所述的基于调色板和凸包变形的图像重着色方法，其特征在于，在步骤2)中，从调色板以外的凸包顶点集合C-P中选取辅助颜色，与P一同构成新的凸包；用A来表示选取的辅助颜色的集合，表示新的凸包顶点的集合，表示以为顶点的凸包；

根据子簇C_k在上的重构误差来确定从哪个子簇挑选辅助颜色，重构误差定义为：

式中，c表示点集C_k中的一个点，表示c到凸包的距离，当c在里面时，取0，当c在外面时，取c到表面的最近距离；选择使重构误差取值最大的簇，使用K-means算法将其分裂为两个子簇，从与调色板P不相交的子簇中，使用步骤1)中的投影方法选取中心投影点作为第一个辅助颜色A₀；重复分裂的操作，直到重构误差小于阈值η。