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彩色图像转灰度技术

在很多应用环境中，灰度图像仍然是一种十分重要的媒体，如黑白显示设备、黑白印刷、计算摄影学等，因此将彩色数字图像转换为灰度图像是图像处理中的一个重要问题。在转换的灰度图像中，应尽可能地保持原彩色图像中包含的细节特征，并且不应引入灰度变形或人工瑕疵和失真。常用的颜色通道线性组合方法不能很好地反映颜色在人眼中的感知情况，往往会丢失大量细节信息，造成图像的失真；而全局优化算法的计算复杂度过高，不利于实际应用。

我们提出了一种基于梯度域的彩色图像转灰度图像算法，能够更好地保持图像中的纹理细节信息。利用梯度场对一幅图像进行表示时，可以由已知梯度场通过求解泊松方程恢复出原图像的信息，因此通过修改梯度场可以达到对原图像进行编辑、增强的目的。根据这一原理，我们的方法针对CIELAB空间的彩色图像，利用其色度梯度来对亮度梯度场进行增强，再求解泊松方程重建出一幅保持更多细节的灰度图像。另一方面，传统方法仅考虑亮度分量，在转换过程中对等亮度的颜色难以保持其色度上的差异，而这一差异对人眼感知是十分重要的。由于引入了色度差的信息，我们的方法在转换等亮度彩色图像时具有很大的优势，对于等亮度图像也能够正确地保持色差和色序。该方法中的重要转换参数可以通过最优化的方式自动计算出来，从而最大程度地减少灰度变形和失真。该课题研究成果已经发表在SIGGRAPH Asia 2012以及GRAPP 2015上。