1、给灰度图像着色,-Discussion Report from Siggraph 2002董兆华浙江大学CAD&CG国家重点实验室 2002.8.12,源图像,着色前的目标图像,着色后的目标图像,1、本文提出的背景,在娱乐方面，为了增强旧的黑白照片，经典黑白电影的视觉效果。 在教育和科研方面，给一些科学图像和插图着色，有利于生动的表达这些图像所包含的信息。 在医疗方面，给黑白的磁共振图像(MRI)，X光图像和CT图像着色，有利于充分显示这些图形的特征，及时发现病症。,2、目标,给出一副彩色的源图像，一副待着色的目标图像，尽量减少人的交互，从源图像中取色，赋到灰度图像上去。 为了进一步加强着色后
2、的效果，该文允许用户 分 别 选 取 源图像和目标图像的一个四 方 形 区域进行匹配。,3、算法介绍,目标图像只包含一维的信息，所以在源图像和目标图像的匹配过程中，只有亮度信息可以利用。应为亮度信息可以表示目标图像中的不同部分，所以在匹配过程中，要用到一个像素邻近区域的统计信息。一旦某个像素找到匹配点，源图像上的颜色信息赋到目标图像上去，而保持目标图像的亮度信息不变。对于一些特别的图像，可能会有某个区域的颜色不如人意，则在目标图像上分别选定这个区域，再从源图像上选择一个合适的区域，从这两个区域中选择像素进行匹配。可以获得很好的效果。,4、颜色空间的选择（L，）,显然，用RGB的颜色空间是不符合
3、要求的，因为RGB的三个通道相关性太高。这里需要的是：当色彩信息变化而亮度信息不变时，产生的结果图像在视觉上依然是合理的。 Ruderman等人在1998年提出了一个色彩空间L，这个色彩空间的使得这三个通道的相关性最小化。 Reinhard等人在2001年发表了一篇文章，利用该色彩空间在两幅彩色的图像之间进行颜色传递。他利用两幅图像间的三维信息进行像素匹配，然后把源图像的这三维信息赋到目标图像上去。,从RGB到Lab,L 0.3811 0.5783 0.0402 RM = 0.1967 0.7244 0.0782 GS 0.0241 0.1288 0.8444 BL1 = log LM1= l
4、og MS1 = log S,从RGB到lab,l 1/sqrt(3) 0 0 1 1 1 L1a = 0 1/sqrt(6) 0 1 1 -2 M1b 0 0 1/sqrt(2) 1 -1 0 S1,从lab到RGB,L1 1 1 1 1/sqrt(3) 0 0 lM1 = 1 1 -1 0 1/sqrt(6) 0 aS1 1 -1 0 0 0 1/sqrt(2) bL = pow(10,L1)M= pow(10,M1)S = pow(10,S1),从lab到RGB,R 4.4679 -3.5873 0.1193 LG = -1.2186 2.3809 -0.1624 MB 0.0497 -
5、2439 1.2045 S,5、全局亮度匹配,首先把源图像和目标图像的RGB转化成l，a，b。前面已经提到过，l表示亮度信息，a表示黄兰信息，b表示红绿信息。这三个通道相关性很小，所以改变其中任何一个，都不会对其他两个通道有影响，从而不会产生瑕疵(artifact)。 在比较源图像和目标图像的亮度之前，首先必须调整源图像的直方图，使得源图像的直方图和目标图像的直方图近似。调整直方图如下：l(s) = s(d)/s(s) * (l(s) E(l(d) + E(l(s)其中，l(s)是源图像上某个像素的亮度值，l(d)是目标图像的某个像素的亮度值，E(l(s)是源图像上亮度值的平均值，E(l(d)
6、是目标图像上亮度值的平均值，s(s)是源图像亮度值的方差， s(d)是目标图像上亮度值的方差。源图像和目标图像的匹配不只是这两点之间的匹配，而且要在这两点附近的一个领域上各个点之间的匹配。,两点亮度的比较采用L2距离尺度。(Efros等人在1999年一篇有关纹理生成的文章中提出的) 算法描述如下：按行扫描目标图像上的每一像素s在源图像中选取一组点/为了加速，不取全部点对于这组点中的每一点dE1 |l(s) l(d)|*| l(s) l(d)|E2 = s邻域各像素和d邻域各像素L2距离之和error = E1*weight1 + E2*weight2error最小的像素d为s所的匹配点；a(s)-a(d);b(s)-b(d) ,6、局部匹配,灰度图变成彩色图需要用户的交互，这样彩色图将更符合用户的需要。为了允许更多的用户交互和提高生成目标图像的质量。所以必须允许用户选定源图像上的某一块和目标图像上的某一块，在选定的这两块之间进行像素点的匹配。,a.源图像 b.全局匹配后的目标图像 c.局部匹配过程中的目标图像d.局部匹配后的目标图像,7、不足,如果目标图像某几点及其邻域的亮度值一样，这时全局匹配会着同样的颜色。 如果用局部匹配，但四方形的区域不够方便。对有些图像不适用。,8、一些结果,谢谢！,
