基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化方法，屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法首先對輸入的可見光黑白視頻圖像取反，得到負(fù)片圖像，再將輸入的可見光黑白視頻圖像與得到的負(fù)片圖像按比例線性組合，構(gòu)成初始彩色視頻圖像；然后選取一幅自然環(huán)境的彩色參考圖像，對得到的初始彩色視頻圖像進(jìn)行色彩傳遞，得到自然感彩色視頻圖像。本發(fā)明方法使得彩色化后的自然感圖像讓人眼看得自然舒服，幾乎沒有人為的干預(yù)，可以快速實時地實現(xiàn)彩色化，極大地改善了人眼的觀察效率。
【專利說明】基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化方法，屬于圖 像處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 人眼對彩色圖像的分辨能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對黑白灰度圖像，人類可以辨別幾千種色 調(diào)和強(qiáng)度，而相比之下只能辨別20多種灰度。因此，彩色圖像一直是人們追求的目標(biāo)之一。
[0003] 黑白老照片的彩色化是人們多年來的研究課題，同樣對于舊的黑白視頻，或者軍 事和工業(yè)上常用的(XD/CM0S輸出黑白視頻圖像（例如醫(yī)療中計算層析成像CT以及核磁共 振MRI，微光夜視等領(lǐng)域），為了改善人眼對圖像細(xì)節(jié)的觀察效果和反應(yīng)速度，提高人眼的 觀察效率，黑白視頻圖像的彩色化技術(shù)也是人們關(guān)注的重要方向。
[0004] 然而，現(xiàn)有的大多數(shù)黑白圖像彩色化技術(shù)不僅需要大量的人為干預(yù)，而且處理速 度慢，難以實時化處理。而可實時處理的黑白圖像彩色化技術(shù)（如彩虹編碼）雖然其實現(xiàn) 速度快，但彩色化的視覺效果往往不自然，與自然界常見的顏色感覺大相徑庭，難以滿足人 眼的長時間觀察，很容易使人眼疲勞，甚至使人感到煩躁，從而大大影響了使用效果。
[0005] 綜上所述，如何將可見光黑白視頻圖像實時自然感彩色化，使得彩色化后的圖像 既能讓人眼看得自然舒服，又能盡量減少不必要的人為干預(yù)，仍是一個具有挑戰(zhàn)性的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化 方法，在盡可能減少人為干預(yù)的條件下，使得彩色化的彩色圖像效果自然舒適，符合人眼視 覺習(xí)慣，同時可快速實時地實現(xiàn)處理。
[0007] 基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化方法，具體包括如下步驟：
[0008] 步驟1，對可見光黑白視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)成初始彩色視頻圖像。
[0009] 步驟1. 1，首先對輸入的可見光黑白視頻圖像取反，得到負(fù)片圖像。
[0010] 具體方法為：對于輸入的可見光黑白視頻圖像的每個像素，用該圖像像素能達(dá)到 的最大值MAX與每個像素的像素值Yy做差，得到負(fù)片圖像中對應(yīng)像素的像素值Yf，從而得 到負(fù)片圖像。即
[0011] Yf = MAX-Yy (1)
[0012] 式中，Yy為輸入的可見光黑白視頻圖像的像素灰度值，Yf為負(fù)片圖像對應(yīng)的像素 灰度值，MAX為輸入圖像像素能夠達(dá)到的最大值。
[0013] 步驟1. 2,再將輸入的可見光黑白視頻圖像與步驟1. 1得到的負(fù)片圖像按比例線 性組合，得到初始彩色視頻圖像。
[0014] 具體方法為：對于輸入的可見光黑白視頻圖像的每個像素\，結(jié)合負(fù)片圖像中的 對應(yīng)像素乙，在YUV顏色空間中，按照式（2)進(jìn)行線性組合，構(gòu)造初始彩色視頻圖像，初始彩 色視頻圖像的亮度值Y為可見光黑白視頻圖像的灰度值，初始彩色視頻圖像的兩個色度值 U和V分別為所得到兩個量Yy和Yf的線性組合，即
[0015] Y = Yy ;U = 1? · Yy_m2 · Yf+M ;V = m3 · Yf_m4 · Yy+M (2)
[0016] 式中，和叫均為界于0與1之間的正有理數(shù)，M為0?255之間的一個常 數(shù)。
[0017] 步驟2,對步驟1. 2得到的初始彩色視頻圖像進(jìn)行色彩傳遞，得到自然感彩色視頻 圖像。
[0018] 步驟2. 1，選取一幅自然環(huán)境的彩色參考圖像；
[0019] 所選取的自然環(huán)境的彩色參考圖像，是一幅具有舒適自然色彩的彩色圖像；所選 取自然環(huán)境的彩色參考圖像直接影響黑白視頻圖像彩色化的色調(diào)，不同的色調(diào)的自然參考 圖像獲得不同的彩色化效果。因此，要求選取與用戶期望色調(diào)風(fēng)格相同的彩色圖像作為彩 色參考圖像。
[0020] 步驟2. 2,在YUV顏色空間中，計算初始彩色視頻圖像的亮度Y和色度（U，V)通道 的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，計算步驟2. 1得到的彩色參考圖像的亮度Υτ和色度（UT，VT)通道的均值 和標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)而將彩色參考圖像的色彩傳遞給初始彩色視頻圖像，對于初始彩色視頻圖像 (Y，U，V)，得到自然感彩色視頻圖像（Y'，U'，V')。具體的色彩傳遞方法為
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化方法，其特征在于：具體包括如 下步驟： 步驟1，對可見光黑白視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)成初始彩色視頻圖像； 步驟1. 1，首先對輸入的可見光黑白視頻圖像取反，得到負(fù)片圖像； 具體方法為：對于輸入的可見光黑白視頻圖像的每個像素，用該圖像像素能達(dá)到的最 大值MAX與每個像素的像素值Yy做差，得到負(fù)片圖像中對應(yīng)像素的像素值Yf，從而得到負(fù) 片圖像； 步驟1. 2,再將輸入的可見光黑白視頻圖像與步驟1. 1得到的負(fù)片圖像按比例線性組 合，得到初始彩色視頻圖像； 具體方法為：對于輸入的可見光黑白視頻圖像的每個像素\，結(jié)合負(fù)片圖像中的對應(yīng) 像素 Yf，在YUV顏色空間中，按照下式進(jìn)行線性組合，構(gòu)造初始彩色視頻圖像，初始彩色視頻 圖像的亮度值Y為可見光黑白視頻圖像的灰度值，初始彩色視頻圖像的兩個色度值U和V 分別為所得到兩個量Yy和Yf的線性組合，即 Y = Yy ；U = Hi! · Yy-m2 · Yf+M ；V = m3 · Yf-m4 · Yy+M (2) 式中，mi，m2, m3和m4均為界于0與1之間的正有理數(shù)，M為0?255之間的一個常數(shù)； 步驟2,對步驟1. 2得到的初始彩色視頻圖像進(jìn)行色彩傳遞，得到自然感彩色視頻圖 像； 步驟2. 1，選取一幅與用戶期望色調(diào)風(fēng)格相同的自然環(huán)境彩色圖像，作為彩色參考圖 像； 步驟2.2,在YUV顏色空間中，計算初始彩色視頻圖像的亮度Y和色度（U，V)通道的 均值和標(biāo)準(zhǔn)差，計算步驟2. 1得到的彩色參考圖像的亮度Υτ和色度（UT，VT)通道的均值 和標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)而將彩色參考圖像的色彩傳遞給初始彩色視頻圖像，對于初始彩色視頻圖像 (Y，U，V)，得到自然感彩色視頻圖像（Y'，U'，V')。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于色彩傳遞的可見光黑白視頻圖像自然感彩色化方法，其 特征在于：具體的色彩傳遞方法為
(3) 式中，σ τ，γ、σ τ;υ、σ τ，ν分別表示彩色參考圖像YUV各通道的標(biāo)準(zhǔn)差；σ γ、σ υ、σ v分別 表示初始彩色圖像YUV各通道的標(biāo)準(zhǔn)差；F、[7、F分別表示初始彩色圖像YUV各通道的均 值；fr、％、&分別表示彩色參考圖像YUV各通道的均值。
【文檔編號】G06T11/40GK104156992SQ201410342864
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】金偉其, 朱進(jìn), 李力, 李家琨, 王霞, 金明磊, 夏潤秋 申請人:北京理工大學(xué)