改进的中国水墨画着色算法

第

卷

第‘月

期增月

仪

器

仪

表

学

报

】

改进的中国水墨画着色算法赵杨’

’

袁国武,

谢党恩昆明

’

施美玲

’

徐丹

’

云南师范人学计算机科学与信息技术学院动幽系

云南大学信息学院计算机科学与工程系,

,

昆明

许昌学院网络信息中心

许昌

摘要

木文提出

一

种新型的系统框架,叮对

,

,

间水墨画或者视频进行快速着色,

。

该系统将摹于

维概率密度函数转移的,

颜色迁移技术以及摹于颜色混合的快速交互式着色技术集成到了起并在原有算法上进行了一定的改进现了对中囚水墨画的着色功能最后。

从而较好的实

,

本文通过实验分析与比较进

,

步说明现有彩色化技术在对传统中角画进行着色时

所存在的优势及缺陷关键词‘

。

卜日墨问水

颜色迁移

灰度图着色

数字艺术

文化遗产保护

物

物仰叮伽扩

扭石

盯

夕

一

一

,

,

一

引言早期图像或电影的彩色化处理‘

制对象也较简单如何在着色过程,

,

但通常存在大量的留白区域‘

,

,

保留这些区域

,

不至出现颜色。

一般依靠专,

过渡渲染的情况

,

是一个需要解决的问题,

针对

「的丽师对特定的帧图像进行手工上色正力式不仅对操作者自身技能要求较高

这种修而且效

以上实际问题

,

木文综合采用多种彩色化方法对并将此技术应用到。

,

不同类别的水墨画进行着色

率较低

。

近年来在图像彩色化方面出现了一些半’川,

对传统水墨画电影或视频的彩色化处理方面

自动的处理方法像进行着色交叉、

但算法大都局限于对灰度图灰度色相互,

,

而对于明暗深浅不同。

中国山水画着色算法使源图像具有和目标图像相似色彩的过程称

渗透一

边界不明显的中国水墨画。

这些技

术却不

分适用

中卜水墨画有着悠久的历史大致分为山水画和花鸟画两类。

传统水墨画可

为颜色迁移移立,,

。

等人较早提出了一种简单。

这两类在绘而技,

易实现的颜色迁移算法的比例,,

该算法认为在颜色迁

法上略有不同礴的,,

,

山水

田

表现的景致往往是气势磅花鸟幽构图简洁。。

源图像与目标图像的颜色均值和方差成线性这但在实际应用卜种映射关系滚卜石不成。

但构图

结构较复杂

绘

而是一种非线性映射。

另外经颜色迁移后,

,

育信金项

基金项日石南省自然科学基金化程招标项目、

河南省司等教

云南省教育厅科学研究基

图像较容易产生噪声

为解决这一问题

本文在

资助

。

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第期增刊

赵杨等

改进的中国水墨画着色算法

等提出的算法了中国山水画的着色上

丛础上,

,

将该算法运用到一

精心地颜色选择渡渲染情况。

,

或在交互过程中细致地上色,

,

并设计了。

个可方便集

处理过程中在图像边缘处仍较容易出现颜色的过

成到原有算法中的标量均值滤波器来去除迭代处理过程中可能产生的噪音

为解决这一问题,

本文设定了新的,

相邻像素间距离评价函数

两个相邻像素

和

基于三维概率密度转移的颜色迁移算法一维概率密度函数转移可以如卜式展开形二

之间的距离评价函数定义为,

、

凡

,

,

凡

,

以少咖

了声、矛,,产‘乙、了、、才

』、

,

石是相邻两像素间亮度差的绝对值量相邻两像素之间的亮度差异

,

以此衡

〔厂,

一

月,

,

一

式

假设亮度相近的像素应具有相似的颜叮,

其中少君例分别为冈

维连续随机变量,分别为。

色题

。

为解决着色过程中出现的颜色过渡渲染的问

的概率密度函数量,

,

,,

维连续随机变是源图像

,

本文使用,

提出的算法【提取输并将其存储在边缘图像

的累积概率密度函数

二维概率密度函数,

入灰度图像的边缘

中

,

转移可丛于一维展开旋转矩阵函数转移,,

设少心和不

令凡

定义为凡‘,一

和目标图像的颜色概率密度分布重复多次,,

选择任意一个

旋转后对各维分别做一维概率密度直到收敛,

犷。

““

‘ “厂‘〔‘

‘,

就可得到颜色式

迁移后的新图像。

较为详细的实现可参考文献

说明当像素处于边缘区域时色彩将终

,

卜向其他区域扩散

使用标量均值滤波器去除图像噪音等提出的算法在颜色迁移过程中可能产生一些噪音【。

基于颜色混合的交互式着色图像中任意两个像素是指链接和和

的距离评价函数

为此

,

本文在。

等的思,

的一条使得距离评价函数和值最

想基础上设计了一种基于

颜色空间旋转的标量中值滤波算法去除图像的噪音每个分量上进行中值滤波换,,

小的曲线路径,

该方法是迭代的,

每次迭代过程首先对颜色空间进行旋转如此循环迭代,

然后在

、

艺

,

‘

滤波后再作逆旋转变其中径,

我们设计的去噪算法可以较,

是连结任意两个像素

和

的曲线路。

方便的集成到颜色迁移算法中可参考我们较早的工作【。

算法的详细实现

是任意两个相邻像素之间的距离评价函数,。

假设用户己经指定了素对

种不同的颜色种子点同则任意像

时定义具有相同颜色的像素集合为

中国花鸟水墨画着色算法局部色彩向全局扩展的算法丛于这样的假

距离评价函数定义为尸,

尸叮,

,

叮。

设

,

认为亮度与色彩有着紧密的联系,。

,

亮度急速

根据每个不同颜色对棍合起来的颜色即为

点的最短距离

,

将不,

变化的地方通常是色彩的边界处滑的地方色彩变化也较为和缓

而亮度变化平

同颜色乘以不同的权重由距离评价函数确定

本节丛于,

点的颜色,

的算法思想【了一定的改进。

,

提出了一种基于颜色棍合的快速并对其进行以

交互式着色算法对花鸟水墨画上色相邻像素间的内在距离若直接采用

艺朴

、。

,,

,、,

。

丫,

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甲

一

贝

提出的方法

外

即使经过

其中

川

是颜色混合的权重函数

,

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