基于顏色標(biāo)記圖像著色的關(guān)鍵技術(shù)研究

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1、萬方數(shù)據(jù)中圖分類號(hào)!里三窆!：壘3UDC38博士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q三三3密級(jí)公玨基于顏色標(biāo)記圖像著色的關(guān)鍵技術(shù)研究ResearchonVitalTechnologiesofStroke--BasedColorization作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：張可為控制科學(xué)與工程圖像處理信息科學(xué)與工程學(xué)院申群太教授論文答辯日期——答辯委員會(huì)主席——中南大學(xué)2014年1月萬方數(shù)據(jù)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明，所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含

2、為獲得中南大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我共同工作的同志對(duì)本研究所作的貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明。申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。作者簽名：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版；本人允許本學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密論文待解密后適應(yīng)本聲明。作者簽名：趣日期：上盟年上月衛(wèi)日導(dǎo)師簽名憚日期：趔L年上彤面萬方數(shù)據(jù)基于顏色標(biāo)記圖像著色

3、的關(guān)鍵技術(shù)研究摘要：基于顏色標(biāo)記的圖像著色具有廣闊的應(yīng)用背景。由于影響著色質(zhì)量的諸多因素存在耦合，現(xiàn)有算法在描述著色失真的成因以及特定場(chǎng)景中的應(yīng)用都存在不盡如人意之處，因此，在分析著色機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究更有效的著色方法具有重要的理論和實(shí)際意義。本文通過對(duì)影響標(biāo)記設(shè)置的關(guān)聯(lián)因素解耦以降低設(shè)置難度，通過采用優(yōu)化的擴(kuò)散機(jī)制降低著色結(jié)果對(duì)顏色標(biāo)記分布的敏感度，以抑制在弱邊緣處和零碎分布區(qū)域的著色失真。主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下：建立優(yōu)化式著色算法框架，并通過數(shù)學(xué)分析證明優(yōu)化式著色算法的結(jié)果由各顏色標(biāo)記混色而成，并給出混色權(quán)重的物理意義；另外構(gòu)建了優(yōu)化式著色算法的等效電路，從而可利用電路理論分析著色特性；

4、利用該混色機(jī)制不僅對(duì)標(biāo)記的顏色與位置可獨(dú)立調(diào)整，而且還設(shè)計(jì)出與傳統(tǒng)標(biāo)記互補(bǔ)的陰性顏色標(biāo)記，從而更直觀、靈活地修改著色失真；而混色權(quán)重與首達(dá)概率的等價(jià)性為進(jìn)一步分析著色失真的原因提供了理論依據(jù)。分析了常用著色算法對(duì)顏色標(biāo)記分布敏感，特別是在弱邊緣區(qū)域容易失真的原因，提出了三種改進(jìn)方法。首先基于對(duì)不平度的特性分析，設(shè)計(jì)了一種具有線性計(jì)算復(fù)雜度的不平度改進(jìn)算法；第二種方法是基于其優(yōu)化式著色算法混色機(jī)制，通過設(shè)置混色權(quán)重的調(diào)節(jié)系數(shù)控制過渡帶寬度，從而得到更高質(zhì)量的著色效果；最后還引入弱邊緣標(biāo)記來干預(yù)失真的修改。分析了常用著色算法在零碎分布對(duì)象上著色失真的成因。針對(duì)現(xiàn)有的著色相似度函數(shù)由人為主觀指定，難

5、以準(zhǔn)確反映圖像復(fù)雜處像素關(guān)系的問題，提出基于自然彩色圖像的特性建立相似度函數(shù)的方法。從自然彩色圖像提取色度一灰度局部線性關(guān)系，作為先驗(yàn)知識(shí)建立相似度函數(shù)。而對(duì)于二次著色則提出采用兩級(jí)協(xié)同擴(kuò)散算法，將過度分割得到的小塊區(qū)域與像素組成兩級(jí)有權(quán)圖，圖中包含像素級(jí)近鄰連接、區(qū)域級(jí)全連接，以及區(qū)域與其內(nèi)部像素間連接，并設(shè)計(jì)色彩迭代過程對(duì)所有這些連接進(jìn)行信息調(diào)配，從而能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離擴(kuò)散。該兩級(jí)傳播機(jī)制可以方便地用于圖像分割。針對(duì)現(xiàn)有算法在圖像高光、暗影區(qū)著色結(jié)果不真實(shí)的問題，利用成像模型將光線顏色與物體本征顏色的作用解耦，并進(jìn)一步構(gòu)建一萬方數(shù)據(jù)個(gè)在白色光線下像素色度一灰度關(guān)系模型，分析現(xiàn)有算法著色失真原因，

6、提出基于色度修正的改進(jìn)方法。由于每個(gè)顏色塊的調(diào)整只需用戶選擇一個(gè)灰度參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)，所以不僅可以設(shè)置默認(rèn)值自動(dòng)實(shí)現(xiàn)粗調(diào)，而且還可以人機(jī)實(shí)時(shí)交互進(jìn)一步細(xì)調(diào)，避免了手工設(shè)置復(fù)雜層次顏色標(biāo)記的問題。另外基于該模型還提出一種簡(jiǎn)便方法實(shí)現(xiàn)有色光線下著色。為了提高著色速度，提出以超級(jí)像素作為基本單元的快速著色策略。根據(jù)著色要求擬定選擇標(biāo)準(zhǔn)，從而挑選出最佳的超級(jí)像素生成算法實(shí)現(xiàn)快速著色，然后選擇線性復(fù)雜度的引導(dǎo)型濾波器，在保持物體邊緣的同時(shí)快速實(shí)現(xiàn)超級(jí)像素間顏色的光滑過渡。最后將快速算法和前面提出的改進(jìn)算法相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一個(gè)快速靈活的著色系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)著色結(jié)果在線實(shí)時(shí)調(diào)整顏色標(biāo)記，以獲得滿意的著色結(jié)果。圖

7、41幅，表3個(gè)，參考文獻(xiàn)131篇關(guān)鍵詞：著色；顏色標(biāo)記；解耦；混色機(jī)制；著色真實(shí)性；相似度函數(shù)建模；兩級(jí)傳播分類號(hào)：TP391111萬方數(shù)據(jù)ResearchonVitalTechnologiesofStroke—BasedColorizationAbstractStroke—basedcolorizationhasbeenappliedinmanyareas．Becausemanyfactorsi