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1、电子数字成像影像技术2007年第3期一种基于梯度域的彩色图像转灰度图像的方法章卫祥,周秉锋(北京大学计算机科学技术研究所,北京100871)摘要:本文提出了一种基于梯度域的彩色图像转灰度图像的方法。当彩色图像转化为灰度图像时,一些亮度相似但颜色不同的可视细节可能会丢失。本文通过在梯度域的操作,试图减少这种彩色图像转化为灰度图像时可视细节的丢失。此方法首先将图像从RGB颜色空间转化到LCrCb空间,然后对各个分量分别计算其梯度。其次对亮度L的梯度进行修改,若梯度值较大,则保持不变;若梯度值较小,并且对应位置色差分量Cr或Cb的梯
2、度值较大,则保持亮度L梯度的方向不变,适当放大其大小。最后通过对修改后的亮度梯度求解泊松方程,得到灰度图像。实验表明,此方法获得的灰度图像保留了大部分的可视细节。关键词:计算机图象处理;彩色图像;灰度图像;梯度域中图分类号:TD317.4文献标识码:A文章编号:1001—0270(2007)03—0020—03AColortoGrayMethodBasedonGradientDomainZHANGWei-xiang,ZHOUBing-feng(InstituteofComputerScienceandTechnology,Pe
3、kingUniversity,Beijing,100871)Abstract:Inthispaper,wedevelopedacolortograymethodbasedongradientdomain.Whenacolorimageisconvertedintograyimage,somevisibledetailscausedbythechromaticdifferencewithsimilarluminancewillbelost.Weattempttopreservethesedetailsthroughtheproc
4、essingonthegradientdomain.Ourmethodhasthreesteps.First,itconvertstheinputimageintoLCrCbcolorspaceandcalculatesthegradientsofeverychannel.Secondly,thesmallgradientsofLchannelareaugmentedifthecorrespondinggradientsofCrorCbchannelarelarge,andtheotherskeepunchanged.Fina
5、lly,thegrayimageisobtainedfromthemodifiedgradientsofLchannelbysolvingaPoissonequation.Theexperimentsshowthatthemostvisibledetailsarepreservedinthegrayimage.KeyWords:Digitalimageprocessing;colorimage;grayimage;gradientdomain传统的彩色图像转灰度图像的方法一般是对各1引言个通道加权求和,这样求得的灰度图像对应实
6、际场现在彩色图像已经得到了很广泛的应用,但是,景的亮度,例如LCrCb空间的L通道,可以由RGB三仍然有很多情况使用灰度图像,例如黑白打印机等,个通道加权求和得到,反映场景的亮度,可以单独拿所以,有时需要将彩色图像转化为灰度图像。出来作为灰度图像。收稿日期:2006-11-02作者简介:章卫祥,男(1979-)。2001年毕业于北京大学地球物理学系,获得学士学位;2004年毕业于北京大学计算机科学技术研究所,获得硕士学位。主要从事高动态范围图像、图像分割等数字图像处理方面的研究。周秉锋,男(1963-)。北京大学计算机科学技术
7、研究所研究员、博士生导师,研究所学术委员会委员,中国图形图像学会虚拟现实专业委员会委员。研究方向包括:机器人运动学图形模拟、几何造型和CAD/CAM,彩色图像处理。202007年第3期影像技术电子数字成像亮度相同或相近但颜色不同的区域,在彩色图(1)像中,我们很易区别,但是,通过传统方法转化为灰度图像后,这些区别就消失或很难分辩了。我们的目要从梯度G恢复灰度图像I,不能直接积分,我〔2〕标不是要灰度图像准确反映实际场景的亮度,而是们按照文献中的方法,搜索二维函数空间,使得灰要在灰度图像中尽可能多的保留彩色图像中能够区度图像I的
8、梯度在最小平方差的意义上和G最接近,别的细节。也就是要最小化积分〔1〕Gooch等人已经做了类似的工作,他们首先将(2)图像转换到CIELab颜色空间;然后利用亮度和色度的相邻象素之间的差来生成灰度图像相邻象素之间其中,的差;最后通过优化算法得到灰度图像。我们的方法是先将图像
