图像编辑传播方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种图像编辑传播方法和系统，该方法包括：运用区域生长法分离出需要编辑传播的前景图像，通过在YUV空间进行彩色线条标记以确定待传播的颜色，并保持背景颜色不变。然后根据图论理论重构图像数据的局部特征，计算目标区域内所有像素点与最佳标记点的关联程度，关联程度用影响因子表示。然后将影响因子映射到U与V通道，实现颜色传播。本发明专利技术对标记颜色及标记位置都具有较好的鲁棒性，并且在使用少量标记线条的情况下，能够实现良好的编辑传播效果。

【技术实现步骤摘要】
图像编辑传播方法和系统
本专利技术涉及计算机视觉和图像处理领域，具体地，涉及图像编辑传播方法和系统，尤其是基于区域生长法和图论理论的图像编辑传播方法。
技术介绍
随着计算机图形学及机器视觉的快速发展，现代社会对于先进图像编辑算法的需求也越来越大。当前，图像编辑传播技术是计算机图像处理及视频处理的研究热点之一。其理论基础涉及计算机视觉、计算机图形学、模式识别、图像分割、机器学习等诸多学科，受到众多学者关注。图像编辑传播方法是一项源自实践、面向应用的技术，作为一种计算机辅助技术已被广泛应用于各个领域，如影视娱乐，医学影像、遥感图像、图像通信等。图像编辑传播方法在初期主要运用于图像彩色化。图像彩色化技术是用来给黑白图像及视频上色，一般认为是由Markle于1970年专利技术，最初用于处理阿波罗登月计划得到的月球图像。发展至今，已经衍生到对彩色图像进行二次染色的阶段。随着计算机图形学的发展，彩色化处理技术主要形成了两类：一类是基于局部颜色扩散的方法，另一类是基于颜色转移的方法。第一类是事先在图像上做彩色标记，然后将标记颜色编辑传播到需要染色的目标区域。第二类是在选定参考图像的前提下，将全局颜色转移到目标图像上。图像彩色化技术的一大进步来源于Welsh等人的研究，Welsh等人改进了Reinhard的颜色转移算法，即在选定参考图像的前提下，将参考图像的全局颜色转移到目标图像上，从而实现了半自动化的彩色化技术。Chang等人对图像和视频进行全局颜色分类，执行颜色转移算法。Xiao和Ma等人提出了一种梯度保持的优化算法，用来解决全局颜色的转移问题以及局部颜色的保真度问题。Sheng等人利用Gabor小波滤波器来构建各个像素的特征向量，基于非局部思想，达到对不相邻纹理像素进行着色的目的。目前比较流行的图像编辑传播技术是基于局部颜色扩散的方法，该方法主要采用人工标记线条的形式，半自动的完成颜色扩散的需求。该方法最早由Levin提出，将图像彩色化处理过程看成一个求解全局优化的过程，并提出了邻近像素点亮度值接近，色度值也相近的假设。但是，该方法对人工标记的线条很敏感，如果标记线条位置不佳或标记线条数量太少，都会导致染色效果不佳。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种图像编辑传播方法和系统。根据本专利技术提供的图像编辑传播方法，包括：将待编辑传播图像从RGB空间转换为YUV空间，得到所述待编辑传播图像的Y、U、V通道分量；在YUV空间下的待编辑传播图像上标记至少一条标记线，所述标记线的颜色作为待传递的颜色；采用区域生长法将待编辑传播图像分为前景图像和背景图像；根据图论理论构建前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图，重构所述标记点与待染色像素点之间的关联程度；根据所述标记点与待染色像素点之间的关联程度，获取在YUV空间下前景图像的Y通道权值，并映射到U通道和V通道，得到所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值；将所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值转换为所述前景图像的RGB值，得到RGB空间下的前景图像。可选地，所述采用区域生长法将待编辑传播图像分为前景图像和背景图像，包括：步骤S1：扫描待编辑传播图像，确定区域列表，设置所述区域列表对应区域的初始灰度均值为初始种子点的Y通道分量；步骤S2：获取所述初始种子点八邻域的亮度值与所述区域列表对应区域的灰度均值间的差值σ，确定所述差值σ小于预设的亮度阈值时，则将对应邻域坐标添加至待编辑传播的区域列表中，得到更新后的区域列表。步骤S3：获取所述更新后的区域列表对应区域的灰度均值；步骤S4：从所述区域列表中选取任一未作为种子点的像素点作为种子点，获取所述种子点的八邻域的亮度值与新的区域列表对应区域的灰度均值间的差值，若所述差值小于预设的亮度阈值时，则将该种子点八邻域的像素点坐标添加至对应区域的区域列表中，得到更新后的区域列表，返回执行步骤S3；若所述差值大于等于预设的亮度阈值时，则执行步骤S5；步骤S5：判断是否遍历所述区域列表中所有像素点；若否则执行步骤S4，若是，则执行步骤S6；步骤S6：输出最终的区域列表，根据所述最终的区域列表分离出待编辑传播图像的前景图像和背景图像。可选地，所述将待编辑传播图像从RGB空间转换为YUV空间，得到所述待编辑传播图像的Y、U、V通道分量，包括：假设所述待编辑传播图像在RGB空间下红色R、绿色G、蓝色B三色的取值范围为：0-255，从RGB空间转换为YUV空间的转换公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B；U＝-0.147R-0.289G+0.436B；V＝0.615-0.515G-0.100B；式中：Y表示亮度信号、U和V分别表示两个色度信号。可选地，所述初始种子点为根据最大相似性原则从所述标记线上选取的最佳标记点；假设标记线条上所有像素点都属于同一集合Q，对集合Q中任意像素点ti，都有ti∈Q，则像素点ti与集合Q的相似度函数为：f(ti,Q)＝w1×simh(ti)+w2×sims(ti)其中：式中：ui表示像素点ti的色度值，表示集合Q中所有像素点的色度均值；vi表示像素点ti的饱和度值，表示集合Q中所有像素点的饱和度均值；w1和w2是预先设定好的系数，且w1远大于w2；k表示集合Q中像素点的总个数。可选地，所述根据图论理论构建前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图，包括：在前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图中，用节点表示图像像素，节点之间的权值表示两像素点之间的关联程度；在所述相似关系图中标注任意节点i和节点j之间的关联程度。可选地，所述重构所述标记点与待染色像素点之间的关联程度，包括：根据图论理论确定优化目标函数，根据所述优化目标函数获得最佳染色点在Y通道的关联程度，其中，优化目标函数如下：式中：yi表示最佳染色点的亮度分量，yj表示待染色点的亮度分量，Wij表示待染色点与最佳标记点的Y通道的关联度。根据本专利技术提供的图像编辑传播系统，包括：第一转换模块，用于将待编辑传播图像从RGB空间转换为YUV空间，得到所述待编辑传播图像的Y、U、V通道分量；标记模块，用于在YUV空间下的待编辑传播图像上标记至少一条标记线，所述标记线的颜色作为待传递的颜色；分离模块，用于采用区域生长法将待编辑传播图像分为前景图像和背景图像；关联度构建模块，用于根据图论理论构建前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图，重构所述标记点与待染色像素点之间的关联程度；映射模块，用于根据所述标记点与待染色像素点之间的关联程度，获取在YUV空间下前景图像的Y通道权值，并映射到U通道和V通道，得到所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值；第二转换模块，用于将所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值转换为所述前景图像的RGB值，得到RGB空间下的前景图像。可选地，所述分离模块，具体用于：步骤S1：扫描待编辑传播图像，确定区域列表，设置所述区域列表对应区域的初始灰度均值为初始种子点的Y通道分量；步骤S2：获取所述初始种子点八邻域的亮度值与所述区域列表对应区域的灰度均值间的差值σ，确定所述差值σ小于预设的亮度阈值时，则将对应邻域坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像编辑传播方法，其特征在于，包括：将待编辑传播图像从RGB空间转换为YUV空间，得到所述待编辑传播图像的Y、U、V通道分量；在YUV空间下的待编辑传播图像上标记至少一条标记线，所述标记线的颜色作为待传递的颜色；采用区域生长法将待编辑传播图像分为前景图像和背景图像；根据图论理论构建前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图，重构所述标记点与待染色像素点之间的关联程度；根据所述标记点与待染色像素点之间的关联程度，获取在YUV空间下前景图像的Y通道权值，并映射到U通道和V通道，得到所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值；将所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值转换为所述前景图像的RGB值，得到RGB空间下的前景图像。

【技术特征摘要】
1.一种图像编辑传播方法，其特征在于，包括：将待编辑传播图像从RGB空间转换为YUV空间，得到所述待编辑传播图像的Y、U、V通道分量；在YUV空间下的待编辑传播图像上标记至少一条标记线，所述标记线的颜色作为待传递的颜色；采用区域生长法将待编辑传播图像分为前景图像和背景图像；根据图论理论构建前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图，重构所述标记点与待染色像素点之间的关联程度；根据所述标记点与待染色像素点之间的关联程度，获取在YUV空间下前景图像的Y通道权值，并映射到U通道和V通道，得到所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值；将所述前景图像的Y通道、U通道、V通道的权值转换为所述前景图像的RGB值，得到RGB空间下的前景图像。2.根据权利要求1所述的图像编辑传播方法，其特征在于，所述采用区域生长法将待编辑传播图像分为前景图像和背景图像，包括：步骤S1：扫描待编辑传播图像，确定区域列表，设置所述区域列表对应区域的初始灰度均值为初始种子点的Y通道分量；步骤S2：获取所述初始种子点八邻域的亮度值与所述区域列表对应区域的灰度均值间的差值σ，确定所述差值σ小于预设的亮度阈值时，则将对应邻域坐标添加至待编辑传播的区域列表中，得到更新后的区域列表。步骤S3：获取所述更新后的区域列表对应区域的灰度均值；步骤S4：从所述区域列表中选取任一未作为种子点的像素点作为种子点，获取所述种子点的八邻域的亮度值与新的区域列表对应区域的灰度均值间的差值，若所述差值小于预设的亮度阈值时，则将该种子点八邻域的像素点坐标添加至对应区域的区域列表中，得到更新后的区域列表，返回执行步骤S3；若所述差值大于等于预设的亮度阈值时，则执行步骤S5；步骤S5：判断是否遍历所述区域列表中所有像素点；若否则执行步骤S4，若是，则执行步骤S6；步骤S6：输出最终的区域列表，根据所述最终的区域列表分离出待编辑传播图像的前景图像和背景图像。3.根据权利要求1所述的图像编辑传播方法，其特征在于，所述将待编辑传播图像从RGB空间转换为YUV空间，得到所述待编辑传播图像的Y、U、V通道分量，包括：假设所述待编辑传播图像在RGB空间下红色R、绿色G、蓝色B三色的取值范围为：0-255，从RGB空间转换为YUV空间的转换公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B；U＝-0.147R-0.289G+0.436B；V＝0.615-0.515G-0.100B；式中：Y表示亮度信号、U和V分别表示两个色度信号。4.根据权利要求2所述的图像编辑传播方法，其特征在于，所述初始种子点为根据最大相似性原则从所述标记线上选取的最佳标记点；假设标记线条上所有像素点都属于同一集合Q，对集合Q中任意像素点ti，都有ti∈Q，则像素点ti与集合Q的相似度函数为：f(ti,Q)＝w1×simh(ti)+w2×sims(ti)其中：式中：ui表示像素点ti的色度值，表示集合Q中所有像素点的色度均值；vi表示像素点ti的饱和度值，表示集合Q中所有像素点的饱和度均值；w1和w2是预先设定好的系数，且w1远大于w2；k表示集合Q中像素点的总个数。5.根据权利要求1所述的图像编辑传播方法，其特征在于，所述根据图论理论构建前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图，包括：在前景图像中待染色像素点与从所述标记线上选取的标记点之间的相似关系图中，用节点表示图像像素，节点之间的权值表示两像素点之间的关联程度；在所述相似关系图中标注任意节点i和节点j之间的关联程度。6.根据权利要求1所述的图像编辑传播方法，其特征在于，所述重构所述标记...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，高乐莲，乔君，刘国庆，陈恒实，陆昊伦，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31