一种彩色图像和灰度图像相互转换方法与流程

本发明涉及一种数据传输的方法，特别涉及一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，属于通信(如数据通信技术等)领域。

背景技术：

1、随着科技的发展，人们对高分辨率图像的需求越来越大，数据量越来越大，数据压缩势在必行。加密域信息隐藏所用的源图像预处理对系统隐藏容量等性能有很大影响。

2、灰度图像通俗的讲就是生活中的黑白图像，是只含有亮度(灰度)信息，不含彩色信息的图像。

3、与灰度图像相比，彩色图像不仅包括灰度信息，还包含彩色信息。在某些领域，由于设备的局限，都需要将彩色图像转换为灰度图像，以减少存储数据量、加快图像处理速度。存储时希望存储数据量小的灰度图像，但观察图像时却希望看到彩色图像，故灰度图像转换为彩色图像也是非常必要的转换方法。

4、彩色图像灰度化的方法

5、大多数彩色图像都采用rgb模式，图像中的每一个像素都由红、绿、蓝三基色的不同值构成，因此在存储彩色信息时，都分别要使用三个字节来存储r、g、b的像素值，而灰度图像像素只需要一个字节即可。彩色图像转换为灰度图像的过程就是将r、g、b三个分量值采用不同的方法转换为一个灰度值。将彩色图像灰度化的方法很多，技术也比较成熟，不同的转换方法得到的灰度效果各不一样，但彩色转换而成的灰度图像再转换为原来彩色图像时却因缺少彩色分量无法进行，只能靠预测和学习单效果均不理想。

6、以下介绍各种转换方法及各种方法的利弊。

7、分量法

8、分量法是众多处理方法中比较简单实用的一种方法，其思想是直接将r、g、b三个分量值中的任意一个值无需任何处理直接转换为灰度值。

9、人眼对各种彩色的敏感度不同，根据科学实验红色、绿色、蓝色三种色彩中，对绿色敏感度最高，红色其次，蓝色最低，因此用如下公式实现彩色图像三个分量和灰度图像f(x,y)的转换:对rgb三分量进行加权平均能得到灰度图像。

10、f(x,y)＝0.30*r(x,y)+0.59*g(x,y)+0.11*b(x,y)

11、从rgb彩色转到灰色时，对红、绿、蓝三色分量应用了不同的加权系数，这些系数是由彩色分量信号对转换结果影响的大小决定的。

12、彩色图像存储时数据量一般是相应灰度图像的三倍。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，利用数据压缩处理和信息隐藏的特点，进行色彩信息隐藏，实现了一幅彩色图像转换为灰度图像进行存储与传输，并能把该灰度图像转换为原来彩色图像，彩色图像视觉质量优良。

2、本发明的技术方案是：一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，包括：

3、把大小为3*m*n的彩色图像a分成三个图像rgb，每块大小为m*n，把绿色分量图像g作为基本灰度图像；m、n为正整数；

4、把红色分量图像r图像和蓝色分量b图像整理成一幅图像w，对图像w进行压缩，压缩比为h，得到数据u；

5、把数据u隐藏到绿色分量图像g中，得到图像g1，即彩色图像a转换得到的灰度图像；

6、存储并传输灰度图像g1；

7、接收图像g1，对图像g1解隐藏得到数据u，对数据u解压缩得到恢复图像w，进而得到红色分量恢复图像r1和蓝色分量恢复图像b1；

8、以恢复图像r1、图像g1、恢复图像b1作为rgb分量，形成恢复后的彩色图像a1。

9、所述图像g1的数据量相对于绿色分量图像g不改变。

10、把红色分量图像r图像和蓝色分量b图像整理成一幅图像w，包括：

11、把红色分量图像r图像和蓝色分量b图像相邻组成一幅图像w，图像w大小为2*m*n。

12、把红色分量图像r图像和蓝色分量b图像整理成一幅图像w，包括：

13、把红色分量图像r图像和蓝色分量b图像的各1/2采样后相邻组成一幅图像w，图像w大小为*m*n。

14、h典型值为4或8或16。

15、对图像w进行压缩，典型压缩方法为基于ambtc的数据压缩方法。

16、所述把数据u隐藏到绿色分量图像g中，得到图像g1的步骤包括：

17、若数据u的数据量为g的1/2，把数据u基于lsb算法隐藏到图像g的最低4位；

18、若数据u的数据量为g的1/4，把数据u基于lsb算法隐藏到图像g的最低2位；

19、若数据u的数据量为g的1/8，把数据u基于lsb算法隐藏到图像g的最低1位。

20、本发明与目前背景技术相比有下面几点实质性不同及进步：

21、(1)该方法基于彩色图像分量进行信息隐藏得到转换后的灰度图像，灰度图像含有原图彩色信息。而传统的转换方法所得灰度图像不含原始彩色信息。

22、(2)该方法把人眼视觉系统敏感的绿色图像事先找出来作为基本的灰度图像，保证了转换过程中恢复图像的视觉质量；

23、(3)该方法把基本灰度图像之外的图像数据压缩和信息隐藏相结合，视觉敏感的图像不压缩保证图像高质量；对其他分量进行数据压缩再隐藏到灰度图像中，保持了恢复图像的主观和客观性能。

技术特征：

1.一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，把红色分量图像r图像和蓝色分量b图像整理成一幅图像w，包括：

3.根据权利要求1所述的一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，把红色分量图像r图像和蓝色分量b图像整理成一幅图像w，包括：

4.根据权利要求1所述的一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，h典型值为4或8或16。

5.根据权利要求1所述的一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，对图像w进行压缩，典型压缩方法为基于ambtc的数据压缩方法。

6.根据权利要求4所述的一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，所述把数据u隐藏到绿色分量图像g中，得到图像g1的步骤包括：

7.根据权利要求4所述的一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，所述把数据u隐藏到绿色分量图像g中，得到图像g1的步骤包括：若数据u的数据量为绿色分量图像g的1/4，把数据u基于lsb算法隐藏到绿色分量图像g的最低2位。

8.根据权利要求4所述的一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，其特征在于，所述把数据u隐藏到绿色分量图像g中，得到图像g1的步骤包括：若数据u的数据量为绿色分量图像g的1/8，把数据u基于lsb算法隐藏到绿色分量图像g的最低1位。

技术总结
本发明提出了一种彩色图像和灰度图像相互转换方法，能把彩色图像转换为灰度图像，大大降低了存储量，隐藏了真实的彩色图像；又能把该灰度图像转换为彩色图像，恢复真实的彩色图像，恢复的彩色图像视觉上无失真。利用信息隐藏和数据压缩把彩色图像以灰度图像进行存储和传输，能把数据量降低为原来的1/3，保证图像持有人可以恢复原彩色图像，其他人只能得到灰度图像而无法从灰度图像中恢复原彩色图像。

技术研发人员：周诠,刘娟妮,呼延烺,张怡,魏佳圆,刘梦瑶,刘睿华
受保护的技术使用者：西安空间无线电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15