浙江省大学生科技创新项目结题表创新项目名称基于自适颜色转移的图像智能调色处理系统创新项目负责人刘思屹学校名称浙江大学填表日期2010-4-22浙江大学本科生院制表填表说明一、项目结题表由立项负责人根据项目实施情况实事求是填写，并用A4纸打印，于左侧装订成册。二、项目负责人填写完项目结题表后，必须请指导教师审核，并填写意见和签名。三、项目结题表一式两份，由项目负责人送所在学院（系）本科教学管理科，签署意见后，一份留学院（系）本科教学管理科，一份由学院（系）本科教学管理科交本科生院教研处科研训练与对外交流办公室备案。四、项目结题表将作为项目评优的主要材料之一。五、项目结题答辩结束后，将研究论文（调研报告）、成果和记录本一并上交学院（系）本科教学管理科。六、项目负责人要整合和凝炼项目创新点，特色和应用等，认真撰写附表一《浙江大学科技创新项目研究成果综述》1000—1500字，不附图表，学校将统一汇编成册，以便学习与交流。七、凡正式发表研究论文等成果者，需上交复印件一份。项目名称基于自适颜色转移的图像智能调色处理系统立项经费5000元结题时间2010-4-22项目负责人学号姓名年级所在学院（系）、专业联系电话3061101351刘思屹06计算机科学与技术13575465310参与成员3061101042陈曦06计算机科学与技术15868891983指导教师姓名职称所在学院（系）联系电话彭群生教授数学系,计算机科学与工程系0571-87951045一、项目研究内容简介、执行过程和完成情况：项目背景简介基于颜色迁移的图像着色(colorization)算法在图像视频处理中，尤其在黑白图片、视频着色以及商业图像处理软件上有着广泛的应用。这些算法根据着色的迁移对象和用户交互程度不同，主要分成以下两种：用户给出一张与黑白图片类似场景的彩色图片，希望黑白图片能自动地模仿彩色图片进行上色。用户在黑白图片上进行简单着色交互（在相应部位画上相应颜色的线条），然后计算机根据这些交互对全图所有像素进行着色。目前国际上第二种方法比较具有代表性的是A.Levin等人在2004年发表的Siggraph论文[3]。该算法在获取用户交互的信息后，通过最优化加权二次目标函数来达到全图的着色。尽管这种算法经测试表现出很强的鲁棒性，但对于复杂图片的着色仍然需要大量的用户交互。另外对用户的颜色选取有很高的要求。因此，通过类似的彩色图片或者视频中的相近帧对黑白图片进行着色近年来又重新成为人们关注的焦点。Reinhard等人[1]提出了通过对全局LAB空间整体偏移进行色调迁移的算法，但是该算法属于对图像的全局迁移，只能适用于颜色值相差不大的场景，对于颜色、亮度差异较大的图片（如绿树和蓝天）则不适用。Welsh等人在其2002年的siggraph论文[2]中提出了一种基于两张图片见邻域亮度匹配而进行颜色迁移的算法。该算法能够通过找出两图片见亮度相近的邻域而进行自动的局部颜色迁移，能够解决Reinhard算法的问题。但是Welsh算法过度依赖于亮度匹配，如果黑白图片的亮度整体偏亮/暗，那么很容易整张图片都匹配了彩色图片中较亮/暗的部分。这事因为亮度特征对于不同光照环境下有很大差异，不能完成相似物体间匹配的任务。为了克服亮度特征的缺点，Irony等人在其Eurograph2005论文[4]中提出了利用纹理等特征进行匹配，较好地对整体亮度有偏差的图片的相应物体进行匹配和迁移。但是[3]的算法需要用户提供彩色参考图片的已有分割，这样用户还是需要进行交互，未能够将整个迁移过程全自动地实现；其特征分析方法为DCT较容易受旋转和尺度的影响。尽管使用了先分类后匹配迁移的方法，但是分类时使用了KNN的方法，不但容易混入噪音点，而且速度较慢。经过上述的背景回顾，本项目基于以上国际顶级会议论文的前沿研究，并受其启发，提出了自己的算法，能够解决部分上述算法未能解决的问题。本项目基于现实中对智能图像处理的需求，通过计算机实现不同图像间自适颜色转移。具体已经实现的是：给出两张图片，希望其中一张（原图像）能够智能地模仿另一张图片（目标图像）的主色调，使得保持原有图像所表达的对象的同时，能让原图像看上去具有目标图像的感觉。用生物学的常识来做个形象的比喻，它实际上要我们解决这么一个问题:.而这个结果同时具有A的颜色和B的形状等遗传信息。方法过程本项目组首先对目前国际上颜色迁移的先进算法进行文献查阅研究，然后分别实现了这些算法，在实现的过程中我们发现了这几种算法各自的优缺点，从而综合以上各家所长提出了一套新的自动图像颜色迁移算法。（1）原理：本项目基于包括2篇Siggraph（国际最顶级的图像与图