發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 17:58

　　 圖像彩色化屬于圖像恢復(fù)領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容,長(zhǎng)久以來(lái)都是圖像處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。彩色化技術(shù)是一種給年代久遠(yuǎn)的舊電影或影像上色的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)。一方面,由于設(shè)備條件限制,老舊照片或影視大多數(shù)無(wú)顏色；另一方面,特殊的成像機(jī)制也會(huì)產(chǎn)生灰度圖像。相比于灰度圖像,彩色圖像的細(xì)節(jié)更突出、內(nèi)容更真實(shí)、視覺效果更符合觀賞性。因此,彩色化技術(shù)具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。目前,彩色化技術(shù)在影視處理、動(dòng)漫制作,醫(yī)療、太空探索等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。圖像彩色化主要分為兩大類：基于人工筆觸的顏色擴(kuò)散方法和基于參考彩色圖像的顏色傳遞方法。本文的研究重點(diǎn)是第二類方法,即基于參考彩色圖像的顏色傳遞方法。隨著壓縮感知的發(fā)展,稀疏表示理論與字典學(xué)習(xí)理論再次被重視起來(lái)。隨著相關(guān)學(xué)者的深入研究,逐漸形成了一套獨(dú)立的理論體系,并成功應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。本文在充分研究稀疏表示及字典學(xué)習(xí)理論、算法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了其在圖像彩色化方向的應(yīng)用。為解決傳統(tǒng)基于單一字典的方法在圖像彩色化中所存在的問題,本文提出了兩個(gè)算法：基于分類字典與稀疏表示的圖像彩色化算法和基于聯(lián)合字典與稀疏表示的圖像彩色化算法。本文的貢獻(xiàn)主要在以下幾個(gè)方面：(1)本文提出了基于分類字典與稀疏表示的圖像彩色化算法：在分類字典的思想下,根據(jù)所提出的字典匹配決策準(zhǔn)則,使目標(biāo)灰度圖像中的不同內(nèi)容塊采用不同的分類字典進(jìn)行彩色化處理,實(shí)現(xiàn)了多內(nèi)容目標(biāo)灰度圖像的彩色化。通過(guò)使用分類字典,本文很好地解決了傳統(tǒng)基于單一字典的彩色化算法僅對(duì)內(nèi)容及色調(diào)單一的目標(biāo)灰度圖像有效這一問題。(2)對(duì)于圖像彩色化過(guò)程中字典匹配耗時(shí)的問題,本文對(duì)基于分類字典的圖像彩色化算法核心部分做出了改進(jìn),并提出了基于聯(lián)合字典與稀疏表示的圖像彩色化算法,該算法在字典匹配過(guò)程中能夠使目標(biāo)局部圖像塊進(jìn)行更為準(zhǔn)確的字典匹配,進(jìn)而提高了圖像彩色化效果。字典學(xué)習(xí)作為一項(xiàng)極為耗時(shí)的任務(wù),是本文所提出的兩個(gè)算法中的重要環(huán)節(jié)。為了提高了彩色化效率,有效降低了算法成本,本文提出了“離線字典庫(kù)”的概念,并將其應(yīng)用于實(shí)際的彩色化過(guò)程中。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TP391.41
【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 圖像彩色化的應(yīng)用背景及研究意義
    1.2 圖像彩色化的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于手工筆觸的顏色擴(kuò)散方法
        1.2.2 基于參考彩色圖像的顏色傳遞方法
    1.3 存在的問題及挑戰(zhàn)
    1.4 本文的研究工作
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究貢獻(xiàn)
        1.4.3 研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
    1.5 本章小結(jié)
2 稀疏表示與字典學(xué)習(xí)理論
    2.1 稀疏表示理論
        2.1.1 稀疏表示模型
        2.1.2 稀疏度測(cè)量
    2.2 稀疏表示求解算法
        2.2.1 貪婪追蹤算法
        2.2.2 凸優(yōu)化算法
        2.2.3 算法比較
    2.3 稀疏表示在圖像處理中的應(yīng)用
    2.4 字典及字典學(xué)習(xí)理論
    2.5 K-SVD字典學(xué)習(xí)算法
    2.6 本章小結(jié)
3 基于分類字典與稀疏表示的多內(nèi)容圖像彩色化算法
    3.1 基于單一字典與稀疏表示的圖像彩色化
        3.1.1 基于單一字典的圖像彩色化算法簡(jiǎn)介
        3.1.2 存在的問題分析
    3.2 基于分類字典與稀疏表示的多內(nèi)容灰度圖像彩色化原理
        3.2.1 訓(xùn)練分類字典
        3.2.2 基于重建誤差最小化的字典匹配及彩色化
    3.3 基于分類字典與稀疏表示的多內(nèi)容灰度圖像彩色化實(shí)現(xiàn)
        3.3.1 訓(xùn)練樣本集的構(gòu)造方法及分類字典的訓(xùn)練
        3.3.2 基于重建誤差最小化的字典匹配及彩色化實(shí)現(xiàn)
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    3.5 本章小結(jié)
4 基于聯(lián)合字典與稀疏表示的多內(nèi)容圖像彩色化算法
    4.1 基于聯(lián)合字典與稀疏表示的多內(nèi)容圖像彩色化算法原理
        4.1.1 聯(lián)合字典的定義
        4.1.2 基于聯(lián)合字典的字典匹配及彩色化
    4.2 基于聯(lián)合字典與稀疏表示的多內(nèi)容圖像彩色化算法實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 聯(lián)合字典的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)
        4.2.2 基于聯(lián)合字典的字典匹配及彩色化實(shí)現(xiàn)
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論
    5.1 本章小結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號(hào)：2864305