基于亮度分區(qū)的顯微鏡灰度圖像彩色化算法的研究.pdf

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1、浙江理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，第31卷，第2期，2014年3月JournalofZh@angSci—TechUniversity(NaturalSciences)Vo1．31，No．2，Mar．2014文章編號：t673—3851(2014)02～0201—06基于亮度分區(qū)的顯微鏡灰度圖像彩色化算法的研究朱美嬌，周平(浙江理工大學(xué)信息學(xué)院，杭州310018)摘要：電子顯微鏡下細胞成像為灰度圖像，不便于觀察和研究，由此提出一種電子顯微鏡下灰度圖像的彩色化算法。對彩色和灰度圖像的亮度直方圖分別進行高次B樣條最小二乘曲線擬合，對擬合的曲線分別

2、求取極值點，通過自動地將彩色圖像和灰度圖像的極值點的個數(shù)調(diào)整一致，以此作為圖像的分區(qū)，利用帶有權(quán)重的顏色遷移算法進行分區(qū)映射實現(xiàn)灰度圖像的彩色化。實驗結(jié)果證明，此方法取得了較好的色彩效果。關(guān)鍵詞：圖像直方圖；B樣條最小二乘法；擬合；極值調(diào)整；權(quán)重顏色遷移中圖分類號：TP391．4文獻標(biāo)志碼：AReinhard基礎(chǔ)上提出基于像素點的亮度值及鄰域0引言像素的亮度標(biāo)準(zhǔn)方差進行搜索匹配的灰度圖彩色化色彩遷移技術(shù)的發(fā)展在計算機圖像處理方面是的遷移算法。Pitie等]提出將N維概率密度函數(shù)一個研究熱點，它通過將一幅彩色圖像的顏色特征運用在顏色遷移領(lǐng)域

3、。Levin等口o]提出了使用優(yōu)化進行計算機著色的方法。傳遞給另一幅圖像，使該圖像具有與參考圖像相似本文研究的是電子顯微鏡下的灰度細胞圖像的的色彩信息。色彩遷移可以在兩幅彩色圖像或者彩彩色化。電子顯微鏡下細胞成像為灰度圖像，不便色圖和灰度圖上實現(xiàn)，目前已存在較多的研究方法。于研究人員對細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)進行觀察，傳統(tǒng)的試基于均值和標(biāo)準(zhǔn)差低階矩的全局顏色傳遞算法劑染色方法對研究人員及設(shè)備成本要求高，耗時長，最早是由Reinhard等l_】]提出，該算法在顏色鮮艷的因而本文提出一種基于軟件方法的細胞彩色化方圖像之間傳遞時，效果不好，易產(chǎn)生噪聲。趙

4、國英法。本文的算法針對背景單一彩色圖和灰度圖的實等_2]在此基礎(chǔ)上提出了高階矩在顏色遷移中的應(yīng)驗效果很好。本文的研究方法主要是基于直方圖分用，利用冪變換和模變換對源圖像數(shù)據(jù)的斜度和峰區(qū)的(jg法流程圖見圖1)，采用B樣條函數(shù)對圖像度進行調(diào)整，能較好保持圖像的細節(jié)，但增加了計算的亮度直方圖進行擬合，通過求取極值點，對圖像進復(fù)雜度。Wang等l_3]提出了圖像系列的顏色轉(zhuǎn)移算行自動分區(qū)，通過自動調(diào)整極值點的個數(shù)，使彩色圖法，在Reinhard算法基礎(chǔ)上，增加了加權(quán)因子A、B，像和灰度圖像的分區(qū)個數(shù)相同，然后采用帶權(quán)值的同時提出廣義的顏色變化曲

5、線(gcvc)。Xiang等l4]顏色遷移算法L1。理論研究與實驗結(jié)果證明，此方提出了圖像區(qū)域的顏色分布高斯混合模型的多源圖法獲得不錯的染色效果，同時克服了因顏色突變引像和選擇性轉(zhuǎn)移的方法。Li等[5]提出基于小波變起的不自然問題。換的顏色轉(zhuǎn)移算法。胡國飛等E6]提出了基于統(tǒng)計學(xué)1基于B樣條最小二乘擬合的直方圖分區(qū)的自適應(yīng)圖像顏色遷移合成技術(shù)，利用局部統(tǒng)計值技術(shù)對比完成局部光亮度和紋理的遷移。Li等_7提出一種基于學(xué)習(xí)的灰度圖彩色化方法。Welsh_8在圖像的直方圖代表的是圖像中的像素出現(xiàn)的個收稿日期：2O13一Og—O6作者簡介：朱美嬌

6、(1988一)，女，湖北襄陽人，碩士研究生，主要從事圖像處理方面的研究。通信作者：周平，E-mail：zF)@zstu．edu．cn202浙江理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2014年第31卷數(shù)，如果能夠找到彩色圖像的直方圖和灰度圖像的(一1)，Cl(4-咒一i—J)，直方圖對應(yīng)的匹配分區(qū)點，那么就可以找到一種方，z!j—=—0法將彩色圖像的顏色信息轉(zhuǎn)移到灰度圖像。為了使t∈Eo，1]，i一0，1?，(2)圖像的匹配連續(xù)，先分別對彩色圖像和灰度圖像的對于需要進行擬合的數(shù)據(jù)點{(t，Y)}，亮度直方圖進行擬合。首先對于直方圖進行坐標(biāo)系(△)為k次

7、B樣條基函數(shù){Gi，()}。形成的空設(shè)定，然后采用最小二乘法B樣條函數(shù)對直方圖上間，B樣條最小二乘法數(shù)據(jù)擬合的問題是在S(△)的數(shù)據(jù)進行擬合。中，尋找函數(shù)P(￡)，使顯微鏡下灰度圖像II彩色圖像∑(()一Y)。一?min?∑—(s()～Y)。一1?cskui一1(3)這樣求函數(shù)P(￡)的問題即轉(zhuǎn)化為求B樣條的系轉(zhuǎn)~lJlab顏色空間Il轉(zhuǎn)~lJlab顏色空間數(shù){P}。的問題。對圖像的直方圖進行B樣條函數(shù)擬合后，首先亮度通道直方圖擬合ll亮度通道直方圖擬合對擬合的曲線函數(shù)進行求導(dǎo)運算，通過求函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)為0處的橫坐標(biāo)z的值，即(z)一0，就

8、是像曲線求導(dǎo)求出極值點II曲線求導(dǎo)求出極值點素灰度擬合曲線分布的局部極值。然后對圖像直方圖擬合成的曲線函數(shù)進行二次求導(dǎo)運算，通過求取國I調(diào)l函數(shù)二階導(dǎo)數(shù)為0處的橫坐標(biāo)的值，即／(z)一0，·極