GPU加速的近实时图像彩色化

灰度图像彩色化技术需要人工交互来完成彩色化优化过程,针对现有的方法只注重彩色化的效果而忽略算法的执行效率,严重影响了用户的交互体验的问题,充分利用GPU的高性能并行优势,提出基于GPU加速的近实时图像彩色化方法.在预处理阶段,运用基于图像块纹理特征的Patch Match算法在全局图像空间高效地查找每个像素的K最近邻,并提出基于压缩表示的对称稀疏矩阵并行构造算法来保证着色线条的颜色在图像近邻像素之间的对等传播;在用户交互阶段,根据用户输入构建能量函数,并运用并行共轭梯度法计算出彩色图像的颜色.实验结果表明,该方法不但能生成高质量的图像彩色化效果,而且图像彩色化过程具有近实时性的处理性能.     

基于连通域的汉字切分技术研究

字符切分技术已经成为汉字识别系统设计中的关键问题,对于质量较差的文本图像,用灰度图像取代传统的二值化黑白图像能够取得更好的切分效果,基于连通域的切分算法能够对灰度图像进行较好的切分,基于连通域的汉字切分算法能有效地对文本图像中汉字字符部件进行合并及对粘连字符进行分割。     

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.     

一种彩色图像灰度化的自适应全局映射方法

研究采用RGB颜色分量加权和的全局映射, 进行彩色到灰度的变换算法. 根据彩色像素在不同颜色分量的统计信息, 自动生成各颜色分量的灰度化权重, 同时结合主客观图像质量标准, 探索自适应的全局映射灰度化算法. 实验证明, 本文提出的新算法在多数测试图像上的灰度化效果与传统的灰度化算法效果相当, 但对具有主题色的彩色图像可以获得显著改善的灰度图像视觉效果.     

优化分割的手绘图像彩色化技术

图像彩色化技术是计算机图形学与数字图像处理中重要的研究课题,目前该技术主要基于笔触交互方式完成,所以精确的着色区域分割是提高彩色化质量的关键.手绘黑白图像往往有复杂的线条、纹理和不封闭的轮廓,对分割造成了很大的困难.为解决这一问题,提出一种交互式彩色化方法.首先运用一个高质量、高效率的边缘保持滤波和拉普拉斯算子来解决灰度不连续的问题,强化区域边界信息,并计算灰度能量;然后利用标色信息计算标色能量,克服用户不精确标色的问题;最后将灰度能量和标色能量构建成一个能量函数,利用Graph Cut技术检测最优分割.该方法不受内部纹理、边界缺口和不精确标色的影响,可以更准确地划分着色区域.实验结果表明,由于获得的分割信息更准确,文中方法对于多种手绘图像能够取得更好的着色效果.     

结合伪彩色与上下文感知的肺癌PET图像分割算法

由于肺癌PET成像质量较低且待分割区域边界没有明显的灰度差,使得基于颜色特征的图像分割算法不能做到有效分割。本文提出了结合伪彩色与上下文感知的肺癌PET图像分割算法。首先,将原始的肺癌PET图像根据彩色查找表生成对应的伪彩图;然后,使用改进的上下文感知模型获得伪彩图对应的显著图,并采用大津法对显著图进行二值化处理,初始化显著图的分割区域;最后,使用改进的GrabCut算法迭代分割图像。算法应用于肺癌的PET图像分割。实验结果表明,本文算法有效提升肺癌PET图像的分割效率、提升分割精度,取消GrabCut算法、Snake算法的用户操作,实现图像分割自动化,具有较高的可靠性、执行效率、以及实际应用价值。     

局部自适应的灰度图像彩色化

目的 现有的灰度图像彩色化方法为了保证彩色化结果在颜色空间上的一致性,往往采用全局优化的算法,使得图像边界区域易产生过渡平滑现象。为此提出一种局部自适应的灰度图像彩色化方法,在迁移过程中考虑局部邻域像素信息,同时自动调节邻域像素权重,在颜色正确迁移的同时保证清晰的边界信息。方法 首先结合SVM（support vector machine）和ISLIC（improved simple linear iterative clustering）算法获取彩色图像和灰度图像分类结果图;然后在分类基础上,确定灰度图像高置信度像素点,并根据图像纹理特征,在彩色图像中寻找灰度图像的像素匹配点;最后利用自适应权重均值滤波实现高置信度匹配像素点的颜色迁移,并利用迁移结果对低置信度像素点进行颜色扩散,以完成灰度图像彩色化。结果 实验结果显示,本文方法获得的彩色化迁移结果评分均高于3.5分,特别是局部放大区域评价结果均接近或高于4.0分,高于其他现有彩色化方法评价分数。表明本文方法不仅能够保证颜色迁移的准确性和颜色空间的一致性,同时也能获取颜色区分度高的边界细节信息。与现有的典型灰度图像彩色化方法相比,彩色化结果图在颜色迁移的正确性和抑制边界区域颜色的过渡平滑上都有更优的表现。结论 本文算法为灰度图像彩色化过程中抑制颜色越界问题提供了新的指导方法,能有效地应用于遥感、黑白图像/视频处理、医学图像着色等领域。     

基于FCM和图割的交互式图像分割方法

为了提高在前景和背景颜色相似情况下图像的分割效果,提出了一种基于模糊C均值聚类（FCM）和图割的交互式图像分割方法。首先,利用分水岭算法对图像进行预处理,将图像分成多个小区域,用区域代替像素点进行分析。然后,采用模糊C均值算法对用户标记的前景区域和背景区域分别进行聚类分析,挖掘用户交互所提供的隐藏信息。用未标记区域的颜色分量到前景区域及背景区域类心的最小距离表示相似能量,用未标记区域与其相邻区域的相关性表示先验能量。最后,利用最大流/最小割算法求能量函数的全局最优解。与其他方法相比,该文方法具有较好的分割性能,能从前景背景相似的图像中较精确地提取感兴趣的物体,且用户操作简单。     

基于双边网格和置信颜色模型的快速图像鲁棒分割方法

为了在提供少量用户交互的情况下快速、准确地处理复杂自然图像的前景提取任务,提出一种基于双边空间和置信颜色模型的快速图像鲁棒分割方法.首先使用分辨率明显低于输入图像的双边网格重采样输入图像,极大地减少待处理的图像数据量;其次基于双边网格顶点构建图并定义图切割能量项,根据高斯分布规律定义未知颜色和二义颜色的辨别准则,以构建鲁棒的颜色模型;最后采用标准的最大流/最小割算法进行全局优化求解,实现高质量的图像前景提取.实验结果表明,该方法不仅能够在1 s内提取出高分辨率图像满足实时性要求的、有意义目标物体,而且还实现了复杂场景下的图像鲁棒分割.     

基于Gabor滤波的灰度图像彩色化方法

提出一种基于Gabor滤波的分层次图像彩色化方法.使用Gabor滤波提取图像纹理特征,利用纹理特征将目标灰度图像分割为多个子区域.其中,每个子区域与源参考图像的单个纹理区域相对应,且拥有单调的色彩;分别对子区域进行彩色化,从而降低全局图像彩色化的复杂度.实验结果表明,此方法能抑制图像颜色传输时颜色的丢失,有效地提高彩色化质量.     

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.     

基于微粒群算法的二维最大熵图像分割方法

该文研究了基于二维最大熵的图像分割方法,针对二维最大熵图像分割方法求取阈值时存在的计算复杂、时间长、实用性差等问题,提出了基于微粒群算法的二维最大熵图像分割方法.该方法运用微粒群算法对图像的二维阈值空间进行全局搜索,并将搜索得到的二维熵最大值所对应的点灰度-区域灰度均值对作为阈值进行图像分割.实验结果表明,由于该方法考虑了点灰度和区域灰度均值,且采用了离散的全局搜索算法,所以不仅得到了令人满意的分割效果,而且大大的提高了计算速度,是一种实用有效的图像分割方法.     

基于灰度和非局部空间灰度特征的二维Otsu曲线阈值分割法

为了克服图像噪声对图像分割结果的影响,利用图像中与像素具有相似邻域结构的像素提取当前像素的非局部空间信息,构造了基于像素的灰度信息和非局部空间灰度信息的二维直方图,并将此二维直方图引入到Otsu曲线阈值分割法中,提出了基于灰度和非局部空间灰度特征的二维Otsu曲线阈值分割法。实验结果表明,该方法能进一步提高原始二维Otsu曲线阈值分割法对于图像噪声的鲁棒性,获得了更加理想的分割结果。     

A fast segmentation method based on constraint optimization and its applications: Intensity inhomogeneity and texture segmentation

We propose a new constraint optimization energy and an iteration scheme for image segmentation which is connected to edge-weighted centroidal Voronoi tessellation (EWCVT). We show that the characteristic functions of the edge-weighted Voronoi regions are the minimizers (may not unique) of the proposed energy at each iteration. We propose a narrow banding algorithm to accelerate the implementation, which makes the proposed method very fast. We generalize the CVT segmentation to hand intensity inhomogeneous and texture segmentation by incorporating the global and local image information into the energy functional. Compared with other approaches such as level set method, the experimental results in this paper have shown that our approach greatly improves the calculation efficiency without losing segmentation accuracy.     

基于QPSO算法的图像颜色分割*

目前不同种类的纹理区域组成的彩色图像分割还是一个难点。当一幅图像中包含相似的和（或）非固定的纹理区域时,难以计算出精确的纹理区域和分割区域的最优数目。描述了基于量子行为的微粒群优化算法（QPSO）的图像颜色分割方法,把图像分割问题看作一个最优化问题并且采用QPSO的进化策略聚类颜色特征空间中的区域。QPSO不仅参数个数少、随机性强,并且能覆盖所有解空间,保证算法的全局收敛。给出了三幅图像的分割效果,证明了QPSO算法在自动的和无监督的纹理分割上具有很好的效果。     

结合分布度量统计建模的主动轮廓图像分割

图像分割是数字图像处理中不可或缺的关键步骤。为了解决传统主动轮廓模型针对非匀质图像分割结果不准确且分割效率低的问题,提出一种结合分布度量统计建模的主动轮廓图像分割算法。所提算法的能量驱动力兼顾了图像的全局统计建模信息和其他混合灰度分布信息,使得分割曲线能够更加精确地演化至目标边缘。分布度量能量驱动力定义为轮廓内外概率密度函数定义的比率距离的方差,该能量驱动力基于图像全局信息统计建模,能够更加精确地描述轮廓曲线内外的能量变化;混合灰度分布能量驱动力由图像灰度值与融合均值与中值的区域拟合中心的L2范数表示。将分布度量能量驱动力与混合灰度分布能量驱动力组合形成新的能量泛函,利用水平集方法和梯度下降法迭代求得该能量泛函的最小值,以获得最终的图像分割结果。与传统CV（Chan Vese）模型、LBF（Local Binary Fitting）模型等四种算法的图像分割结果相比,所提模型在主观视觉效果、对初始轮廓的敏感性、运行时间和迭次次数方面均具有较大优势。     

二维直方图θ-划分最大平均离差阈值分割算法

鉴于常用二维直方图区域直分法存在错分, 最近提出的斜分法不具普遍性, 而基于L1范数的最小一乘准则比最小二乘准则更为合理且简捷, 提出了适用面更广的基于二维直方图θ-划分和最大类间平均离差的图像阈值分割算法. 首先给出了二维直方图θ-划分方法, 采用4条平行斜线及1条其法线与灰度级轴成 θ 角的直线划分二维直方图区域, 按灰度级和邻域平均灰度级的加权和进行阈值分割, 斜分法可视为该方法中θ=45° 的特例; 然后导出了二维直方图θ-划分最大类间平均离差阈值选取公式及其快速递推算法; 最后给出了θ 取不同值时的分割结果及运行时间. θ 取较小值时, 边界形状准确性较高, θ 取较大值时, 抗噪性较强, 应用时可根据实际图像特点及需求合理选取 θ 的值. 与常规二维直方图直分最大类间方差法及最大类间平均离差法相比, 所需运行时间相近, 但本文提出的方法所得分割结果更为准确, 抵抗噪声更为稳健, 且存储空间也大为减少.     

基于灰度-梯度二维对称Tsallis交叉熵的阈值分割

针对灰度级-平均灰度级直方图的二维Tsallis交叉熵阈值分割法存在错分、计算复杂度较高问题,提出一种基于灰度-梯度二维对称Tsallis交叉熵的阈值分 割方法。构建新的灰度-梯度二维直方图,更加全面地考虑目标点和背景点;导出基于该直方图区域划分的对称Tsallis交叉熵阈值选取公式;采用基于tent映射的 混沌小生境粒子群优化算法搜寻二维最佳阈值向量,并引入快速递推算法降低其适应度函数的计算复杂度。实验结果表明,与基于灰度级-平均灰度级直方图的 二维Tsallis交叉熵阈值分割法相比,该方法能够使分割后的图像边缘更加准确,类内灰度更加均匀,且实时性提高了30倍。     

灰度投影结合Fisher准则的对象分割

视频对象分割是基于内容的视频编码和视频检索中的的对象跟踪方法,提出了一种可以从复杂场景中分割出MPEG-4的视频对象新方法.首先采用灰度投影匹配进行全局运动估计和补偿,用以消除背景变化的影响;然后由二次差分抽取中间帧解决遮挡问题,通过Fisher评价函数结合数学形态学填充得到运动对象分割掩膜,同时消除残余噪声以及平滑边缘.实验结果表明,该方法在一定范围内较好地解决了遮挡问题,并能够高效快速地得到比较精确的视频对象.     

基于Gabor小波的渐进式着色算法

为了解决黑白图像自动染色的难题,提出了一种基于Gabor小波的渐进式着色算法.该算法首先使用Gabor小波对黑白图像的纹理特征进行分析,在此基础上,根据纹理特征差异重新定义像素的邻居关系,最后利用最优化方法对染色问题进行迭代求解.该算法主要的创新点是交互操作少,并允许用户逐步添加色彩细节.同时该算法还是天然并行的,能够利用图形处理器(GPU)进行实时计算.为该算法和当今流行的着色算法做了效果对比,并且进行了效率分析,实验结果表明了该算法的可用性和效率.