一种图像灰度化方法及存储介质技术

一种图像灰度化方法及存储介质，对输入的彩色图像进行降采样处理，获取降采样处理后的缩放图像的各颜色通道的能量，依据变换系数的迭代算法获得各颜色通道的最佳系数，从而根据该些最佳系数对原彩色图像进行灰度变换以得到灰度图像。由于该图像灰度化方法首先对彩色图像进行降采样处理，使得彩色图像在保留主要图像信息的情况下减少了图像信息的冗余量，利于减少后期获得最佳系数过程的计算量；由于该图像灰度化方法引入了迭代算法来获得颜色通道的最佳系数，使得各颜色通道的变换系数与彩色图像之间拥有较好的匹配度，可有效减少彩色图像灰度化过程中图像信息的损失量，可最大程度地保留原彩色图像的主要图像信息，利于提高灰度图像的保真性。

An image gray-scale method and storage medium

An image grayscale method and storage medium, which processes the input color image by downsampling, obtains the energy of each color channel of the scaled image after downsampling, obtains the optimum coefficients of each color channel according to the iteration algorithm of transformation coefficients, and then grayscale the original color image according to these optimum coefficients. To get grayscale images. Because the gray-level image method firstly carries on the down-sampling processing to the color image, it reduces the redundancy of the image information while retaining the main image information, and helps to reduce the calculation amount of the process of obtaining the best coefficients in the later stage. Because the gray-level image method introduces the iterative algorithm to obtain the color channel. The optimum coefficients make the transformation coefficients of each color channel have a better matching degree with the color image, which can effectively reduce the loss of image information in the process of gray-scale color image, retain the main image information of the original color image to the greatest extent, and improve the fidelity of the gray-scale image.

【技术实现步骤摘要】
一种图像灰度化方法及存储介质
本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种图像灰度化方法及存储介质。
技术介绍
图像灰度化处理是处理图像时的一种常用方法，其主要是指将彩色图像转化成为灰度图像的过程。RGB颜色编码方法是彩色图像的一种常用形式，图像中每个像素的颜色都由R、G、B三个分量决定，而每个分量有255个值可取，这样一个像素点可以有1600多万(255*255*255)种颜色的变化范围，而灰度图像是R、G、B三个分量相同时一种特殊的彩色图像，每个像素点可以有256种颜色的变化范围。所以，灰度图像与彩色图像一样仍然反映了整幅图像在色度和亮度方面的分布特征，在数字图像处理时一般先将各种格式的图像转变成灰度图像以减少后续图像的计算量。图像灰度化处理适用于非常广泛的领域，比如日常生活中的打印机，需要将彩色数字文档打印成灰度化的纸张文档以节省成本，而且，图像灰度化处理的好坏将直接影响文档的打印效果。另外，在日常的各种图像、视频算法中为了加快图像灰度化处理的运行速度，以及节省硬件内存和计算资源的开销，往往需要好的图像灰度化算法来提高处理过程的实时性和保真性，在保证低功耗和实时的图像灰度化处理能力的同时，还需要尽可能地避免彩色图像在灰度化处理过程中图像信息丢失的情形。现在通用的灰度化算法，是在R、G、B三个通道的强度值的基础上作一个线性的浮点数乘法和加法运算以得到灰度图像，这种方法并不能很好地凸显图像的原有内容，特别是在原有图像内容的整体颜色比较接近的情况下。另外，也有人员(如香港中文大学的图像处理技术团队)利用变换后的灰度图像和颜色差值图像的对比关系来构建基于二次范式的方法来优化灰度化的求解过程，该方法能在一定程度上保留原有图像信息，相比而言优于以往的线性变换方法，但是，该方法也存在计算过程复杂的缺点。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是如何降低图像灰度化算法的计算复杂度的同时，尽量减少灰度化过程中的信息损失量，以提升灰度图像的保真性。根据第一方面，一种实施例提供一种图像灰度化方法，包括以下步骤：输入彩色图像；分别获取所述彩色图像的各个颜色通道的能量；根据所述各个颜色通道的能量获得各个颜色通道的最佳系数；根据所述各个颜色通道的最佳系数获得所述颜色图像对应的灰度图像。所述分别获取所述彩色图像的各个颜色通道的能量，包括：对所述彩色图像进行降采样处理，获取缩放图像；获取所述缩放图像的图像颜色分布，以及每个颜色通道的概率直方分布；根据所述图像颜色分布和所述每个颜色通道的概率直方分布获得每个颜色通道对应的能量。所述对所述彩色图像进行降采样处理，获取缩放图像，包括：获取所述彩色图像的宽度像素w和高度像素h；当h小于第一值且w小于第二值时，将所述彩色图像作为所述缩放图像；当h大于等于第一值且小于等于第三值，或者w大于等于第二值且小于等于第四值时，将w和h各缩小为原来的1/2,将缩放后的图像作为所述缩放图像；当h大于第三值或者w大于第四值时，将w和h各缩小为原来的1/4,将缩放后的图像作为所述缩放图像。所述根据所述缩放图像获得图像颜色分布，包括：对所述缩放图像进行聚类分析，以将所述缩放图像上的相近颜色用同一种颜色进行表示；根据聚类分析的结果将所述缩放图像量化为一色类图；根据该色类图获得所述图像颜色分布。所述根据所述各个颜色通道的能量获得各个颜色通道的最佳系数，包括：能量和系数获取步骤：比较各个颜色通道的能量以得到最小能量；分别获取各个颜色通道的变换系数，将最小能量对应的颜色通道的变换系数作为最大变换系数；迭代步骤：根据最大变换系数以及预先设置的调整步长和调整范围更新各个颜色通道的变换系数；第一判断步骤：判断是否达到预设的迭代次数，若否，则重复所述迭代步骤，反之，则将各个颜色通道最新的变换系数作为对应通道的最佳系数进行输出。所述迭代步骤包括：自调整步骤：将最大变换系数自减一个调整步长，将具有最大变换系数的颜色通道相邻的一个颜色通道的变换系数自增一个调整步长，根据所有颜色通道的变换系数之和为1再调整剩下的颜色通道的变换系数；根据调整后的各个颜色通道的变换系数计算并更新各个颜色通道的能量，当判断任一颜色通道更新后的能量小于更新前所得各个颜色通道中的最小能量时，则将该颜色通道的能量更新为更新前所得的最小能量；第二判断步骤：判断最大变换系数所自减的调整步长之和是否达到预设的调整量，若否，则重复所述自调整步骤，反之，则输出各个颜色通道最新调整后的变换系数，并比较得到最大变换系数。所述第二判断步骤包括：根据所述最大变换系数和所述预设的调整量获得调整范围；判断调整后的最大变换系数是否超过所述调整范围；若否，则重复所述自调整步骤，直至最大变换系数即将超过所述调整范围，反之，则输出各个颜色通道最新调整后的变换系数，并比较得到最大变换系数。所述根据所述各个颜色通道的最佳系数获得所述颜色图像对应的灰度图像，包括：根据各个颜色通道的最佳系数和各颜色通道对应的亮度计算得到所述颜色图像对应的灰度图像。根据第二方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上述第一方面所述的方法。本申请的有益效果是：依据上述实施例的一种图像灰度化方法及存储介质，对输入的彩色图像进行降采样处理，获取降采样处理后的缩放图像的各颜色通道的能量，依据变换系数的迭代算法获得各颜色通道的最佳系数，从而根据该些最佳系数对原彩色图像进行灰度变换以得到灰度图像。由于采用该图像灰度化方法时首先对彩色图像进行了降采样处理，使得彩色图像在保留主要图像信息的情况下减少了图像信息的冗余量，利于减少后期获得最佳系数过程的计算量；由于该图像灰度化方法中引入了迭代算法来获得颜色通道的最佳系数，使得各颜色通道的变换系数与彩色图像之间拥有较好的匹配度，可有效减少彩色图像灰度化过程中图像信息的损失量，可最大程度地保留原彩色图像的主要图像信息，利于提高灰度图像的保真性。附图说明图1为图像灰度化方法的流程图；图2为通道能量获取方法的流程图；图3为获取图像颜色分布的流程图；图4为最佳系数迭代算法的流程图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像灰度化方法，其特征在于，包括以下步骤：输入彩色图像；分别获取所述彩色图像的各个颜色通道的能量；根据所述各个颜色通道的能量获得各个颜色通道的最佳系数；根据所述各个颜色通道的最佳系数获得所述颜色图像对应的灰度图像。

【技术特征摘要】
1.一种图像灰度化方法，其特征在于，包括以下步骤：输入彩色图像；分别获取所述彩色图像的各个颜色通道的能量；根据所述各个颜色通道的能量获得各个颜色通道的最佳系数；根据所述各个颜色通道的最佳系数获得所述颜色图像对应的灰度图像。2.如权利要求1所述的图像灰度化方法，其特征在于，所述分别获取所述彩色图像的各个颜色通道的能量，包括：对所述彩色图像进行降采样处理，获取缩放图像；获取所述缩放图像的图像颜色分布，以及每个颜色通道的概率直方分布；根据所述图像颜色分布和所述每个颜色通道的概率直方分布获得每个颜色通道对应的能量。3.如权利要求2所述的图像灰度化方法，其特征在于，所述对所述彩色图像进行降采样处理，获取缩放图像，包括：获取所述彩色图像的高度像素h和宽度像素w；当h小于第一值且w小于第二值时，将所述彩色图像作为所述缩放图像；当h大于等于第一值且小于等于第三值，或者w大于等于第二值且小于等于第四值时，将w和h各缩小为原来的1/2,将缩放后的图像作为所述缩放图像；当h大于第三值或者w大于第四值时，将w和h各缩小为原来的1/4,将缩放后的图像作为所述缩放图像。4.如权利要求2所述的图像灰度化方法，其特征在于，所述根据所述缩放图像获得图像颜色分布，包括：对所述缩放图像进行聚类分析，以将所述缩放图像上的相近颜色用同一种颜色进行表示；根据聚类分析的结果将所述缩放图像量化为一色类图；根据该色类图获得所述图像颜色分布。5.如权利要求1所述的图像灰度化方法，其特征在于，所述根据所述各个颜色通道的能量获得各个颜色通道的最佳系数，包括：能量和系数获取步骤：比较各个颜色通道的能量以得到最小能量；分别获取各个颜色通道的变换系数，将最小能量对应的颜色通道的变换系数作为最大变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁誉乐，曹建民，赵勇，王新安，
申请(专利权)人：深圳技术大学筹，
类型：发明
国别省市：广东,44