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系統識別號 U0002-0107200909504000
中文論文名稱 實用的灰階影像彩色化系統
英文論文名稱 A Flexible and Effective Colorization System
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 陳立康
研究生英文姓名 Li-Kang Chen
學號 696410330
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2009-06-22
論文頁數 51頁
口試委員 指導教授-林慧珍
委員-施國琛
委員-顏淑惠
委員-林慧珍
中文關鍵字 彩色化  RGB顏色空間  YUV顏色空間  擴散  線性內插 
英文關鍵字 Colorization  RGB color space  YUV color space  Region expansion  Linear interpolation 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 灰階影像彩色化(Colorization)是一門重要且有趣的研究領域。其主要議題就是如何讓電腦將具有一維的亮度資訊的灰階影像,轉換成具有三維資訊,如紅、綠、藍(RGB)的彩色影像。目前已存在的方法不是藉由使用者提供簡單的顏色資訊,就是參考一張彩色影像的顏色資訊,配合灰階影像的亮度來進行彩色化的工作。

在本論文我們提出一個便利且具彈性的以使用者為導向之彩色化系統,參考邊緣資訊,對使用者在灰階影像上給定的幾筆塗筆(Scribbles)進行塗筆範圍擴張,以決定每個像素的色差;對未擴張到的部份的每個像素,定義並計算其與每個塗筆顏色之距離,來決定其色差。除此,為了增加效能與使用的便利性,本系統提供多樣的強化模組,讓使用者能以簡易的操作方式得到滿意的彩色化結果。實驗結果顯示本論文所提的彩色化系統,確實能讓使用者簡單且快速地塗色,並得到令人滿意的彩色化結果。
英文摘要 This paper presents a flexible and effective colorization system that carries out colorization by performing two stages of chrominance determination for pixels in a gray-scale image, including scribble region expansion and chrominance blending. The region corresponding to each scribble color is determined by expanding the scribbles in parallel associated with the edge map of the given image. Usually a few pixels remain unassigned to a color region after this stage. For those pixels we define and compute the transportation distance between each pixel and each scribble color. Then the reciprocals of the distances are used as weights to assign each of those pixels a weighted sum of the scribble colors. To promote practicability and effectiveness of the system several modules are provided that make the system more user-friendly and enhance the colorization results. The experimental results show that the proposed system is not only flexible and easy to use, but it also provides natural and satisfactory colorization results.
論文目次 第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文架構 4
第二章 相關文獻回顧 5
2.1 以參考影像為依據之彩色化系統 5
2.2 使用者引導彩色化系統 9
第三章 本研究相關理論基礎 14
3.1 顏色空間(Color Space) 14
3.1.1. YUV顏色空間 15
3.2 Sobel運算 17
3.3 型態梯度(Morphological Gradient) 20
第四章 本研究所提之彩色化系統 21
4.1 研究方法概述 21
4.2 塗筆區域擴張 24
4.3 像素與塗筆顏色距離定義 25
4.4 完成顏色判斷 27
4.5 系統強化模組 27
4.5.1. 區域多色內插法 28
4.5.2. 封閉區域塗色與條件式塗色 29
4.5.3. 重置塗筆顏色 31
4.5.4. 塗筆的修改 31
第五章 實驗結果與討論 33
第六章 結論與未來研究 42
參考文獻 43
附錄—英文論文 45

圖目錄
圖1. 衛星地形圖影像彩色化的應用 2
圖2. 毀壞的褪色的壁畫影像彩色化的應用 2
圖3. 以參考影像為依據之彩色化系統 5
圖4. Hedlena et al. 的彩色化系統 7
圖5. Sýkora et al. 的彩色化系統 7
圖6. Sýkora et al. 利用資料庫比對,取得顏色資訊 8
圖7. 使用者引導彩色化系統圖例 9
圖8. Levin et al. 的彩色化方法 12
圖9. Luan et al. 的彩色化方法 13
圖10. RGB色彩模型 14
圖11. U-V 顏色平面範例 15
圖12. Sobel運算遮罩 18
圖13. Sobel邊緣偵測圖例 19
圖14. 影像的型態梯度結果 20
圖15. 彩色化系統流程圖 22
圖16. 彩色化程序 23
圖17. Lagodzinski et al. 之兩種鄰居定義 26
圖18. 區域多色內插法彩色化 29
圖19. 封閉區域塗色技巧與條件式塗色技巧 30
圖20. 重置塗筆顏色範例 32
圖21. 不同塗色方式之彩色化後結果 34
圖22. 使用者塗筆與彩色化的結果 36
圖23. 更多彩色化結果 37
圖24. 自然影像的彩色化結果 38
圖25. 彩色影像顏色重置 39
圖26. 本方法與Yatziv et al. 的方法之彩色化結果比較 41
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論文使用權限
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