专利名称：一种图像去色方法
一种图像去色方法技术领域
本发明属于计算机数字图像处理领域，具体涉及一种图像去色方法。
背景技术：
数字图像处理起源于二十世纪二十年代，经过近一个世纪的发展，目前已经成为信息科学、生物学、医学等诸多领域的基础研究对象。随着信息时代的到来，数字图像处理在计算机视觉、机器学习、人工智能等领域都得到广泛的应用，其重要性日益凸显。
随着图像采集设备的发展，数字图像由灰度图像逐渐过渡为彩色图像。尽管彩色图像的应用越来越普及，灰度图像的使用依然不可避免，如黑白打印设备、文献的扫描和保存、低带宽下的图像传输，以及作为其他图像处理方法的预处理步骤。
目前普遍采用的图像去色方法存在明显的缺陷，在灰度转换过程中没有考虑图像本身的内容，而是采用统一的转换公式，用亮度值作为灰度图像的像素值，导致原始彩色图像中大量细节对比信息的丢失。如果图像中存在亮度相似而色度或色调相差很大的两个颜色，如亮度一致的绿色和红色，在经过传统的去色过程后，会变成亮度一样的灰色，人的视觉根本无法区分。
彩色图像一般用RGB空间表示，其每个像素具有R、G、B三个通道的值 hg，M,传统的图像去色方法利用这个三个值按照固定系数算出像素的亮度值，作为灰度图像的灰度值，但是不同的RGB值可能被转换为相同的灰度值，这就导致了细节对比信息在灰度转换过程中丢失。发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种图像去色方法，它利用原始彩色图像的梯度场作为约束，当发现利用传统方法去色后某个区域的局部梯度场变化大于给定阈值时，便利用R、G、B三个单通道图像中对应位置的局部梯度场拟合出与原始彩色梯度场最为接近目标梯度场，然后应用泊松方程和目标梯度场对初始灰度图像和三个单通道图像进行局部融合，获得目标灰度图像。
本发明所采用的图像去色方法包括如下步骤步骤一、以原始彩色图像作为输入，通过传统去色方法计算得到初始灰度图像和单通道图像；然后计算原始彩色图像和初始灰度图像的梯度，得到原始彩色图像的梯度场和初始灰度图像的梯度场；步骤二、对原始彩色图像的梯度场和初始灰度图像的梯度场进行比较，其差值满足关系式(I):式(I)中，Zc表示原始彩色图像的三维矩阵，A表示初始灰度图像的亮度矩阵；H力搬軒;丨丨■丨I^L2纖；标酶眺/7标目丰示麵巾白勺憾丸 _dx dyjIrlW表示彩色梯度场与初始灰度梯度场之间的差值；步骤三、对于梯度场差值大于给定阈值的区域，利用R、G、B三个单通道图像中对应位置的局部梯度场拟合出与原始彩色梯度场最为接近目标梯度场，所述目标灰度梯度场与三个单通道梯度场之间满足关系式(2)= er'(w) + e+ &'、(少)if(2)式(2)中V1表示目标灰度梯度场，vr、Vs、Vls分别表示R、G、B三个单通道梯度场；14，4分别表示R、G、B三个单通道梯度场所占的权重；F表示目标区域；5表示给定的阈值；其中s = ai-g+ AtC^) + W) - A,(W))(3)r式(3 )中，E' =]表示最优权重向量，其三个分量a, ^分别表示R、G、B三个单通道梯度场所占的权重'Dco表示彩色梯度场与初始灰度梯度场之间的差值'Dcr、Dcg, Dcb 分别表示原始彩色图像梯度场与R、G、B三个单通道梯度场之间的差值；W表示目标区域； 步骤四、应用泊松方程对初始灰度图像和R、G、B三个单通道图像进行局部融合，获得目标灰度图像。
本发明的有益效果本发明通过局部梯度场约束，保证了原始彩色图像中的细节对比信息不会因去色过程而丢失；同时，采用泊松方程处理局部图像差值，可以使得局部融合后的目标灰度图像保持整体平滑。
图I是本发明图像去色方法的流程示意图；图2 (A)是原始彩色图像；图2 (B)是传统方法去色后的效果；图2 (C)是采用本发明方法去色后的效果；图2 (D)是R通道图像；图2 (E)是G通道图像；图2 (F)是B通道图像。
具体实施方式
本发明以传统方法获得的初始灰度图像为起点，逐个区域比较彩色梯度场和初始灰度梯度场，当发现局部梯度场变化大于给定阈值时，便利用R、G、B三个单通道图像中对应位置的局部梯度场拟合出与原始彩色梯度场最为接近目标梯度场，然后应用泊松方程和目标梯度场对初始灰度图像和三个单通道图像进行局部融合，获得目标灰度图像。
以下举例说明本发明整个过程的具体实施方式
如下(各步骤效果图参见图2)I、原始彩色图像如图2 (A)所示，首先利用传统图像去色方法获取初始灰度图像，如图 2 (B)所示。其灰度值与原始彩色图像的RGB三通道的值满足关系式(I):
权利要求
1. 一种图像去色方法，其特征在于该方法包括如下步骤步骤一、以原始彩色图像作为输入，通过传统去色方法计算得到初始灰度图像和单通道图像；然后计算原始彩色图像和初始灰度图像的梯度，得到原始彩色图像的梯度场和初始灰度图像的梯度场；步骤二、对原始彩色图像的梯度场和初始灰度图像的梯度场进行比较，其差值满足关系式(I):
全文摘要
本发明公布了一种图像去色方法，现有的图像去色方法采用统一的转换公式，用亮度值作为灰度图像的像素值，导致原始彩色图像中大量细节对比信息的丢失。本发明以原始彩色图像作为输入，通过传统去色方法计算得到初始灰度图像和单通道图像；然后计算原始彩色图像的梯度场和初始灰度图像的梯度场，并对两个梯度场进行比较；对于梯度场差值小于阈值的部分，直接得到目标灰度图像；对于差异大于阈值的部分，利用线性拟合求解目标梯度场，计算得到权重向量，然后利用权重向量和泊松方程对初始灰度图像和三个单通道图像进行局部融合，获得目标灰度图像。本发明保证了原始彩色图像中的细节对比信息不会因去色过程而丢失；且目标灰度图像保持整体平滑。
文档编号G06T3/00GK102542526SQ201110354860
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者卜佳俊, 宋明黎, 郝凯, 陈纯 申请人:浙江大学