基于主色检测与灰度传播的彩色图像灰度化方法

针对已有图像灰度化方法不能同时体现原始图像的全局和局部对比度,且不能保持灰度像素的灰度值等问题,提出一种基于主色检测与灰度传播的彩色图像灰度化方法.首先提出一种基于直方图峰值的主色检测方法,用于提取输入图像中具有代表性的少量主要颜色特征;然后采用基于梯度域的主色灰度化方法将图像主色映射到灰度空间,最大程度地在灰度空间保持主色在彩色空间的视觉对比度;再利用基于局部线性嵌入的灰度传播方法,将主色灰度值和原有灰度像素的灰度值扩散到与其颜色相似的像素上;最后检查图像中是否存在没有被灰度化的彩色像素,如果存在,则使用基于梯度域的局部灰度化方法将其灰度化,得到最终的灰度图像.大量实验结果表明,该方法将全局和局部对比度保持有机结合,得到的灰度图像较好地保持了彩色图像中色彩之间的差异性,并且保持了灰度像素的灰度值.     

IHLS颜色空间的灰度化全局非线性三向映射

为了减少彩色图像转化为灰度图像过程中颜色信息的损失,基于人眼感知明度的视觉模型,提出一种全局灰度化方法.首先使用彩色图像的IHLS颜色空间,建立了关于亮度、色度和饱和度3个因子的全局非线性映射模型;然后将该映射模型中全局参数的计算转化为一个能量函数的优化,其中第一个能量项度量了彩色图像和灰度图像梯度的差异,第二个能量项定义了图像中给定一个像素与其随机采样点集之间两两彩色距离与灰度距离的差异;最小化上述2个能量项可以通过3个因子的迭代算法进行求解.大量的实验结果表明,该方法可更好地反映人眼对彩色图像的感知,使得灰度转化结果更加贴近颜色的感知明度.     

一种改进的彩色图像快速去色算法

提出一种新的融合色彩变化信息的快速彩色图像去色算法.针对彩色图像像素多、维数低、颜色分量非线性关联的特点,提出基于核方法的快速降维,利用核函数来表征灰度分量和颜色分量之间的非线性关系,得到反映色彩变化信息的灰度增强值;采用基于分位数统计的方法对核函数的参数进行估计,对降维后的灰度增强值进行修正,保证最终得到的灰度图像符合人眼的视觉特性.实验结果表明,用该算法得到的灰度图像很好地融合了原彩色图像中灰度分量和颜色分量的对比度信息,且算法的执行效率高.     

彩色图像多尺度融合灰度化算法

为了使彩色图像灰度化后能够保留更多的原始特征,提出了一种新的基于多尺度图像融合的灰度化算法。将彩色图像分解为R、G、B三个通道图像,采用基于高斯-拉普拉斯金字塔的多尺度图像融合模型进行灰度化,并引入梯度域导向图像滤波（Gradient Domain Guided Image Filter,GGIF）来消除多尺度融合可能产生的伪影。将灰度化问题转换为保持三个通道单色图像特征的多尺度融合问题。实验结果表明,与其他灰度化算法相比,所提算法对边缘信息敏感,并能够在较亮或较暗区域检测出更多的图像细节特征。     

场论与自适应彩色图像边缘检测

传统彩色图像灰度化边缘检测方法大都将彩色像素的R、G、B三分量分别乘以固定系数,从而将彩色图像转换为灰度图像,然后利用处理灰度图像的系列检测方法进行后续处理.仅从数学上分析,彩色图像可认为是彩色像素矢量平面,灰度化处理步骤实际上可理解为固定投影方向彩色像素矢量场通量的求解,根据通量场上的通量密度分布信息则可进行边缘提取.提出基于彩色图像矢量平面自适应投影矢量的检测算法,根据不同图像本身的像素值分布,寻找使得通量场中梯度场的散度在图像平面上积分达到最大的投影方向,并根据该自适应的投影方向对原始图像进行灰度化处理.该方法旨在追求获取最为全面的彩色图像边缘成分,而不偏向局部细节信息的强化或者弱化.实验表明,彩色图像RGB三分量之间存在较强的相关性和互补特性,而采用该算法,利用任意两种彩色分量就能够达到同时使用三种彩色分量的边缘检测效果.通过自然图像的实际测试,能够证明算法的合理性,以及相对于传统灰度化方法的优越性.     

基于主分量分析和大气散射模型的彩色图像雾霾快速去除算法

为去除彩色图像中的雾霾,提出了一种基于主分量分析(PCA)和大气散射模型的快速去除彩色图像雾霾的算法。首先,提取彩色图像三个颜色通道的主分量,并用最大主分量重构三个颜色通道,并在重构后的三个颜色通道中取最小灰度值构成最小重构映射(MRM);然后,用中值滤波器对MRM滤波,以提高估计全局大气光的准确性,接着在MRM中估计全局大气光;最后,根据大气散射模型求解介质透过率和场景辐射度(去除雾霾后的图像)。实验结果表明,所提算法在视觉效果上取得了较好的复原结果,与暗原色去雾算法和对比度受限自适应直方图均衡算法相比,所提算法运算效率更高,同时该算法简单、易于实现,能较快去除彩色图像中的雾霾。     

基于混合人工鱼群的图像模糊增强算法

模糊隶属度函数的形式直接影响灰度图像增强的质量,为进一步改善图像模糊增强的效果,对目前的模糊隶属度函数进行研究,并提出一种改进的参数化s型模糊隶属度函数用于图像增强;所提算法利用图像对比度的质量评价模型,结合人工鱼群算法和Powell算法搜索s型函数中的未知参数值,进而确定该模糊隶属度函数;通过实验结果表明:该算法能够较好地改善灰度图像质量,并且控制参数可通过优化算法自适应获得,具有较好的通用性,是一种有效的图像模糊增强算法。     

基于对比度增强的彩色图像边缘检测算法

在分析彩色图像边缘的灰度化和漏检问题的基础上,设计了分解基于分量相关的颜色模型的彩色图像得到的颜色分量进行颜色对比度增强的算法。提出了以该算法为基础的彩色图像边缘检测的改进方法,即对增强后的各分量应用梯度算子检测其分量边缘,最后合成为彩色图像边缘。实验结果表明,文中提出的改进方法,能够检测出图像的彩色边缘,具有检测出的图像边缘细节较完整的优点;又由于该方法是基于像素点处理的检测方法,故不必进行颜色模型的转换,具有方法简单、算法复杂度低的优点。     

基于四元数Gabor滤波的彩色纹理特征提取

现有的彩色图像纹理特征提取方法是将彩色图像转换为灰度图像或者对彩色图像进行分通道处理,这样的处理方法会丢失原图像的颜色信息和各通道间的相关性,导致特征图像的纹理特征和原图像的纹理特征差异较大。基于上述问题,提出了一种四元数Gabor彩色纹理特征提取方法。首先,根据Gabor滤波和四元数欧拉公式,推导出四元数Gabor滤波,并将彩色图像用四元数矩阵表达;其次提出四元数Gabor滤波卷积算法处理彩色图像,得到多尺度多方向的彩色纹理特征图像;最后对得到的彩色纹理特征图像进行Tamura统计特征的提取。实验结果表明,该方法可以很大程度地保留原图像的粗糙度、对比度和方向度等纹理特征,同时可以提取到原图像的颜色信息。在转化为灰度图像后,该方法在保留粗糙度、对比度和方向度等纹理特征方面优于传统Gabor方法和LBP方法。     

基于HSV颜色模型的广义梯度矢量流图像分割方法

采用广义梯度矢量流（Generalized gradient vector flow, GGVF）作为势能函数的Snake算法在处理灰度图像分割时具有较好的性能.但当处理彩色图像时, GGVF模型往往将彩色图像转化为灰度图像进行处理,此过程造成颜色信息丢失,因而容易受到阴影等伪边界灰度变化的干扰.本文提出了基于HSV颜色模型的GGVF,充分利用了图像的色彩信息进行图像分割.实验结果表明,该方法能够有效地区分彩色图像的真实边界与由阴影产生的伪边界,并取得较好的分割结果.     

扩散张量加权梯度域图像彩色化方法

基于扩散张量的加权拉普拉斯核推广了图像彩色化的泊松解法,该彩色化过程是通过颜色在亮度值扩散张量加权的梯度场引导下自动传播完成的.首先在灰度图像上由用户手工地给定少量的颜色条带;然后计算每个像素的扩散张量,并利用这些扩散张量构造加权梯度场,从而导出基于散度的图像彩色化方程;最后求解方程,获得灰度图像着色结果.实验结果表明:该方法效果良好,比原泊松解法有显著改善.     

The application of boundary element method to the resistance calculation problem in designing flat panel displays

Several techniques are presented for the efficient resistance calculation of wiring structures in flat panel display (FPD). The techniques are based on two‐dimensional boundary element method (BEM), suitable for the geometry characteristics of the FPD structures. With an automatic strategy for boundary element partition and the analytical BEM‐coupled approach, the proposed resistance solver shows good accuracy and fast computational speed. Numerical experiments demonstrate that the solver can be more than 10,000 times faster than the finite difference solver raphael while preserving good accuracy. And the proposed techniques accelerate the original BEM remarkably. Structures from real FPD designs have validated the efficiency of the proposed techniques.     

一种改进的整体变分图像修复方法

提出了一种基于整体变分模型的图像修复方法,该方法通过计算像素点的梯度信息来构造一个扩散函数,再进行加权处理,达到了对原模型的改进。实验表明,该方法修复有较大破损区域的图像效果比较好,边缘过渡更自然。     

结合粗糙集与分层思想的彩色图像分割算法

针对彩色图像分割算法中小目标区域容易错分割以及计算复杂度高的问题,提出一种基于HSI空间的结合粗糙集理论与分层思想的彩色图像分割方法。首先,由于彩色图像HSI空间的奇异点对应于RGB空间的灰色像素点,为了消除奇异点,在RGB空间寻找"灰色区域"进行分割与标记;然后,将图像转换到HSI颜色空间,在强度I分量上,考虑到空间邻域信息以及区域分布差异,设计了变阈值渐变性同质函数对原始直方图进行加权,将加权直方图和原始直方图分别作为粗糙集的上、下近似集,构造了新的粗糙度函数进行分割;其次,针对初分割得到的每个区域,在色调H分量上采用直方图阈值化完成细分割;最后,为了避免过分割,在RGB空间上进行区域合并。相比Mushrif等提出的粗糙集分割算法(MUSHRIF M M, RAY A K. Color image segmentation: rough-set theoretic approach. Pattern Recognition Letters, 2008, 29(4): 483-493),该算法更容易分割出图像中的小目标区域,避免了因RGB三个分量的相关性造成的错误分割,算法运行速度提高了5~8倍。实验结果表明:该算法分割效果较好,具有一定的抗噪性与鲁棒性。     

ℒ0 Gradient‐Preserving Color Transfer

This paper presents a new two‐step color transfer method which includes color mapping and detail preservation. To map source colors to target colors, which are from an image or palette, the proposed similarity‐preserving color mapping algorithm uses the similarities between pixel color and dominant colors as existing algorithms and emphasizes the similarities between source image pixel colors. Detail preservation is performed by an ?0 gradient‐preserving algorithm. It relaxes the large gradients of the sparse pixels along color region boundaries and preserves the small gradients of pixels within color regions. The proposed method preserves source image color similarity and image details well. Extensive experiments demonstrate that the proposed approach has achieved a state‐of‐art visual performance.     

Contrast Preserving Decolorization with Perception-Based Quality Metrics

Converting color images into grayscale ones suffer from information loss. In the meantime, it is one fundamental tool indispensable for single channel image processing, digital printing, and monotone e-ink display. In this paper, we propose an optimization framework aiming at maximally preserving color contrast. Our main contribution is threefold. First, we employ a bimodal objective function to alleviate the restrictive order constraint for color mapping. Second, we develop an efficient solver that allows for automatic selection of suitable grayscales based on global contrast constraints. Third, we advocate a perceptual-based metric to measure contrast loss, as well as content preservation, in the produced grayscale images. It is among the first attempts in this field to quantitatively evaluate decolorization results.     

一种快速保边的图像分割方法

在分段光滑Mumford-Shah(MS)模型的基础上提出了一种快速的图像分割方法。该方法在分割过程中利用分段常数MS模型产生一种驱动力,在每个时间间隔加入这种驱动力来推动水平集函数的进化,提高曲线演化速度;另外,通过在MS模型中引入一个非线性函数■(s)代替u+和u-实现保边。最后通过实验验证,该方法不仅克服了原始方法的一些缺点,而且提高了收敛速度。     

基于时间一致性局部颜色特征的无纹理3D物体实时跟踪

针对无纹理3D物体跟踪算法在复杂背景和运动模糊的情况下容易跟踪失败、跟踪速度难以达到强实时等问题,提出一种基于时间一致性局部颜色特征的3D物体实时跟踪算法.首先在物体3D模型投影轮廓法向搜索线上计算像素颜色的加权均值作为局部颜色特征,增强颜色特征在复杂环境中的表征能力,并对局部颜色特征进行时间一致性更新,剔除前景背景颜色相似的局部颜色特征,以避免相似前景背景颜色导致的跟踪失败;然后定义基于局部颜色特征的能量函数,并推导该能量函数的解析导函数;最后改进了优化物体姿态的高斯牛顿法,通过添加阻尼参数防止姿态优化陷入局部极值,提高姿态估计精度和跟踪速度.实验使用7组测试视频验证文中算法,结果表明,该算法能更有效地克服复杂背景和运动模糊的干扰,在未使用并行计算的前提下可实现强实时跟踪.     

基于感兴趣区域特征提取技术的情感语义研究

提出一种基于感兴趣区域特征提取技术的图像情感语义识别模型.着重论述了感兴趣区域的获取、感兴趣区域与非感兴趣区域权重的确定、从RGB颜色空间到HSV颜色空间的转换算法、加权颜色直方图的统计算法以及最终情感聚类的方法.仿真实验结果表明,该模型所实现的底层特征到高层情感语义映射准确率比传统的颜色特征提取技术的图像情感语义识别模型有很大的提高.     

基于稀疏表示与字典学习的彩色图像去噪算法

针对彩色图像在去噪时易产生模糊现象和伪色彩的问题,提出多信息结合字典算法。首先提出了基于RGB颜色空间各通道模值的加权梯度定义,并在此基础上建立了由彩色图像的亮度、加权梯度、颜色信息结合的一种过完备结构字典。其次利用噪声图像的稀疏性,通过不断更新迭代的字典训练过程,找到最优稀疏系数和最优学习字典,从而将噪声信息和图像有用信息分离开,精确重构图像并单求其颜色,进而得到去噪后的彩色图像。实验结果显示,与已有算法相比,本文提出的算法在不同的噪声强度下都取得了更好的视觉效果和更高的客观评价指标值,表明该算法具有良好的去噪性能。