[发明专利]基于调色板和凸包变形的图像重着色方法

说明书

本发明公开了一种基于调色板和凸包变形的图像重着色方法，包括：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)从除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。本发明引入了“辅助颜色”的概念，提出了一种误差递减的凸包构造方法来使凸包更加紧凑，缓解了凸包顶点缺乏代表性的问题，同时提高了图像重构的精度，进一步可实现更直观和精确的下游应用。

技术领域

本发明涉及图像处理的技术领域，尤其是指一种基于调色板和凸包变形的图像重着色方法。

背景技术

图像重着色是图像处理研究的一个重要问题，在工业设计和影视制作等领域有广泛应用。基于调色板的图像重着色具有操作简单、富有表现力的特点。这类方法通常分为三步：1、构造调色板；2、分解图像；3、编辑调色板，得到重着色图像。

调色板是代表图像主要颜色的一组颜色集合。从调色板构造的角度，基于调色板的方法可分为两类，一类是对图像颜色聚类，将聚类中心作为调色板。这类方法受限于聚类的特性，会导致调色板的颜色暗淡且冗余。另一类是构造图像在颜色空间中的凸包，将凸包顶点作为调色板，这类方法近期尤其受到关注。然而，现有方法构造凸包时，意图包含所有像素，导致凸包不够紧凑，影响了编辑的直观性，并产生不忠实的着色结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于调色板和凸包变形的图像重着色方法，引入“辅助顶点”的概念，使凸包更紧凑，缓解了凸包顶点缺乏代表性的问题，同时提高了图像重构的精度，进一步可实现更直观和精确的下游应用。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于调色板和凸包变形的图像重着色方法，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。

进一步，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；