一种彩色图像灰度化方法技术

本发明专利技术公开了一种彩色图像灰度化方法，1)对彩色图像A进行颜色分析，将图像A的颜色进行分类得到若干种颜色值；2)将分类的颜色值扩展后转换为数据，用不同的数据代表不同的颜色范围；3)针对与彩色图像A形状及颜色相同的彩色图像B，直接应用上述数据进行灰度转换得到对应的灰度图B。本发明专利技术解决了重复图像颜色转换中的重复运算问题，提高了转换速度，将图像数据缩减了2/3。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息处理领域，具体涉及一种彩色图像灰度化方法。
技术介绍
日常生活中大量彩色图像给人们带来视觉享受，因此人们对彩色图的要求越来越高、彩色图的应用越来越广泛，如广告、包装材料等。目前在图像的表示中，主要分为灰度图像和彩色图像。灰度图像用一个字节表示，其值的大小为0--255.彩色图像用三个字节表示，每个像素的颜色分为R、G、B三个分量，而每个分量为0--255，这样一个像素点可以有255*255*255＝1600万的颜色变化。要区分颜色细节、颜色变化、亮度变化相对难度比较大。如果图像宽度为W，高度为H，则一幅图像的数据为3*W*H，这个数据是相同大小灰度图像的三倍。通常的处理方法是将彩色图像转换为灰度图像处理，一方面是利用灰度图像数据相对小、灰度图像成熟处理算法多的优势，同时降低图像处理复杂度，因此，一般的彩色图像处理算法是先把彩色图像转换为灰度图像，再针对灰度图像进行处理。对彩色图像转换为灰度图像的转换算法，广大科技工作者进行了大量研究工作：李栋(李栋.一种基于色彩主题的颜色转换方法[J].新乡学院学报.2015，32(9)：29--32.)提出一种基于色彩主题的颜色转换方法，该方法能在控制色彩比率的同时维持区域的空间一致性，帮助人们实现某种意境的传达；李瑞娟，楚高利，邓倩等(李瑞娟，楚高利，邓倩，王娜.印刷品质量检测颜色转换模型研究:包装工程.2015，36(11)：145--148.)基于色靶的测量数据，采用三维查找表法和多项式回归法，分别建立RGB与CIEL*a*b*颜色空间转换模型的方法取得比较好的效果；王辉，陈小雕，王毅刚(王辉，陈小雕，王毅刚.改进的非线性全局映射灰度化方法[J].计算机辅助设计与图形学学报[J]，2013，25(10)：1476—1479，1488.)提出了改进的非线性全局映射灰度化方法，以增强灰度图像的边缘特征；宋明黎，王慧琼，陈纯(宋明黎,王慧琼,陈纯.基于高斯混合模型的色彩转换[J].计算机辅助设计与图形学学报,2008，20(11)：1471—1476，1482.)提出一种基于高斯混合模型的色彩转换方法；张建德，邵定宏(张建德,邵定宏.改进的基于彩色空间距离的图像灰度化算法[J].机械与电子,2008，(1)：63--65)提出一种改进的基于彩色空间距离的图像灰度化算法，引入了高斯算子进行处理,把图像中的目标与背景分开；张全法杨海彬任朝栋等(张全法,杨海彬,任朝栋,李焕.彩色图像的快速高保真灰度化方法研究[J].郑州大学学报(理学版),201，(3)：66--69.)提出一种彩色图像的快速高保真灰度化方法，通过合理近似红、绿、蓝分量的权值,得到保真度很高且转换速度很快的计算公式完成彩色图像转换为灰度图像；刘庆祥蒋天发(刘庆祥,蒋天发.彩色与灰度图像间转换算法的研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版).2003，(3)：344--346.)提出了一种将32位彩色图像转换成8位灰度图像的HLS模型转换算法；周金和，彭福堂(周金和,彭福堂.一种有选择的图像灰度化方法[J].计算机工程,2006，(20)：198--200.)提出一种将选中的任意颜色灰度化为黑色,而与该颜色距离越远的颜色,其灰度值越高的方法实现转换；张志军，孙志辉(张志军,孙志辉.基于VC平台的彩色图像的灰度化技术[J].自动化技术与应用,2005，24(1)：61--64.)利用调色板技术实现基于VC平台的彩色图像的灰度化；张铭钧，李煊，王玉甲(张铭钧，李煊，王玉甲.基于灰度化权值调整的水下彩色图像分割[J].哈尔滨工程大学学报，2015，36(5)：707--713.)(Zhang,Mingjun；Li,Xuan；Wang,Yujia，Underwatercolorimagesegmentationbasedonweightadjustmentforcolor-to-gray[J]。HarbinGongchengDaxueXuebao/JournalofHarbinEngineeringUniversity,v36,n5,p707-713,May25,2015.)提出一种基于灰度化权值调整的水下彩色图像分割方法；陈锻生宋凤菲，张群(陈锻生，宋凤菲，张群.一种彩色图像灰度化的自适应全局映射方法[J].计算机系统应用，2013，22(9)：164—167，171.)提出一种彩色图像灰度化的自适应全局映射方法，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；郭彦伶，彭进业，王大凯(郭彦伶，彭进业，王大凯.改进TV复原模型的彩色-灰度图像变换方法[C].计算机工程与应用，2009，45(07)：192--194.)提出一种改进TV复原模型的彩色-灰度图像变换方法，利用Sapiro等所提出的矢量图像的水平集概念,结合全变分复原,建立了新的变换模型；章卫祥，周秉锋(章卫祥，周秉锋.一种基于梯度域的彩色图像转灰度图像的方法[J].影像技术，2007，(03)：20--22.)0提出一种基于梯度域的彩色图像转灰度图像的方法。彩色图像转换为灰度图像有很多种方法，在RGB模型中，如果R＝G＝B时，彩色即表示一种灰度颜色，其中R＝G＝B的值叫做灰度值。因此，灰度图像每个像素只需一个字节存放灰度值(又称亮度值)，灰度范围为0-255。用一个字节表示图像的一个像素的过程叫彩色图像灰度化。图像的灰度化处理，常用的有以下四种设计方案：1、加权平均法根据重要性及其它指标，将三个分量以不同的权值进行加权平均。由于人眼对不同颜色的敏感度不同，因此，对RGB三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像。根据重要性或其他指标给R、G、B赋予不同的权值，并使R、G、B的值加权平均，即R＝G＝B＝(WrR+WgG+WbB)/3其中Wr，Wg，Wb分别为R、G、B的权值。Wr、Wg、Wb取不同的值，加权平均值法就形成不同的灰度图像。由于人眼对绿色的敏感度最高，红色次之，对蓝色最低，因此使Wg>Wr>Wb将得到比较合理的灰度图像。实验和理论推导证明，当Wr＝0.30，Wg＝0.59，Wb＝0.11时，即当Vgray＝0.30R+0.59G+0.11BR＝G＝B＝Vgray时，能得到合理的灰度图像。2、平均值法：使用R、G、B的值求出平均值，即R＝G＝B＝(R+G+B)/3此平均值即为灰度图像的灰度值。3、最大值法：使R、G、B的值等于3值中最大的一个，即R＝G＝B＝max(R，G,，B)取该最大值为灰度图像的灰度值。4、查找表方法：利用256个R、G、B值的组合得到256种灰度值。但是，对于一些有限种颜色的彩色图像，上述方法针对每幅图像都要进行一次运算，降低了效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种彩色图像灰度化方法，以克服现有技术中的问题，本专利技术解决了重复图像颜色转换中的重复运算问题，提高了转换速度，将图像数据缩减了2/3。扩展查找表方法在一定程度上提高了转换的可靠性，选择不同的误差范围，可提高转换的容忍度和精度。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种彩色图像灰度化方法，包括以下步骤：1)对彩色图像A进行颜色分析并记录分析过程，将图像A的颜色进行分类得到若干种颜色值；2)将分类的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种彩色图像灰度化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对彩色图像A进行颜色分析并记录分析过程，将图像A的颜色进行分类得到若干种颜色值；2)将分类的颜色值扩展后转换为数据，用不同的数据代表不同的颜色范围；3)针对与彩色图像A形状及颜色相同的彩色图像B，直接应用上述数据进行灰度转换得到对应的灰度图B。

【技术特征摘要】
1.一种彩色图像灰度化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对彩色图像A进行颜色分析并记录分析过程，将图像A的颜色进行分类得到若干种颜色值；2)将分类的颜色值扩展后转换为数据，用不同的数据代表不同的颜色范围；3)针对与彩色图像A形状及颜色相同的彩色图像B，直接应用上述数据进行灰度转换得到对应的灰度图B。2.根据权利要求1所述的一种彩色图像灰度化方法，其特征在于，步骤1)中对彩色图像A进行颜色分析并记录分析过程，将图像A的颜色进行分类的具体方法为：1.1)设彩色图像A中任意像素点的颜色值为c(r,g,b)，其中r＝0,1,2,...,255、g＝0,1,2,...,255、b＝0,1,2,...,255；1.2)对于两个彩色图像像素ci＝(ri,gi,bi)和cj＝(rj,gj,bj)，i,j＝0,1,2,...,M*N-1，如果满足：F(ri,gi,bi,rj,gj,bj)≤Δf(Δr,Δg,Δb)，则这两个像素相同，即颜色相同，否则，这两个像素不同，即颜色不同；其中M、N表示彩色图像A的列数与行数，F表示像素之间的分析算法，Δf为一种判据；1.3)经过颜色分析后，将彩色图像A采用n种颜色来表示，分别为c0＝(r0,g0,b0)、c1＝(r1,g1,b1)、...、cn-1＝(rn-1,gn-1,bn-1)。3.根据权利要求2所述的一种彩色图像灰度化方法，其特征在于，像素之间的分析算法为分割算法、聚类算法或变换算法；判据为欧氏距离、马氏距离或函数。4.根据权利要求2所述的一种彩色图像灰度化方法，其特征在于，步骤2)具体为：对颜色值c(c0,c1,...,cn-1)进行转换，c0转换为d0、c1转换为d1、...、cn-1转换为dn-1，所述转换为直接赋值，或者为线性或非线性变换。5.根据权利要求2所述的一种彩色图像灰度化方法，其特征在于，步骤3)中直接对彩色图像B灰度化的方法为：对于彩色图像B的任意像素ck＝(rk,gk,bk)(k＝0,1,2,3,...,M*N-1)，如果它和彩色图像A的分析结果cl＝(rl...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵跃进，王克，赵昕，郭梦露，王蒙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61