彩色圖像灰度化及其效果的客觀評價方法研究

摘要：為了節省印花稅，許多教科書、報紙和大部分報紙都傾向于生產廉價的、有強烈反差的圖片;通過對黑白攝影的探索而形成的藝術審美，首先是對色彩的精確的表現;另外，現在已被大量采用的模式識別、圖像處理等技術，在進行圖像預處理時，往往會很快地選取較小的圖像進行圖像處理，因此，在圖像檢索中，圖像檢索有著很大的實用價值。隨著不同的灰色評估手段的應用，其評估的理論也越來越多。然而，在我國，人們廣泛使用的主要是主觀的評估。主觀型評價與人類的主體性認知相一致，但是評價過程耗時、復雜，不能和其他的評價方法相融合因此，對彩色圖像灰度化效果進行客觀評估是非常有必要的。目的在于獲得與主觀性評估相符的客觀評估。

關鍵詞：彩色圖像;灰度化;客觀評價方法

Abstract： in order to save printing costs， many textbooks， published newspapers and most newspapers like to produce cheap and contrasting images; The artistic aesthetics produced by the pursuit of black-and-white photography begins with the gray image that accurately reflects the color image; In addition， pattern recognition and image processing， which are widely used at present， will quickly select the gray image with a small amountof data to display the color image in the preprocessing process， which is why the color image search is of great significance and application value. Through the application of various grey evaluation methods， the evaluation research of grey effect is gradually in-depth. However， at present， most of the commonly used subjective evaluation methods are subjective evaluation methods. The subjective evaluation method corresponds to people's subjective perception， but the evaluation process is time-consuming and complex， and can not be combined with other algorithms. Therefore， the objective evaluation method of grey step effect has important research significance. The purpose is to obtain an objective evaluation consistent with the subjective evaluation results.

Keywords： color image; Grayscale; Objective evaluation method

引言：成千上萬種不同的色彩可以區別人類的眼睛，使得色彩影像漸漸成了主要的影像形態。由于人類眼睛經常使用的是區域的對比性，因此有256種不同的色彩可以代表不同眼睛的不同色彩，因此可以節約大量的存儲空間。由于印刷費上漲，大部分課本都將彩色的報紙變成了灰色。以上數字展示了近年來19世紀最具影響的照相作品的銷量。許多人喜愛看得好、藝術效果好的黑白繪畫，這也是對灰色繪畫藝術美學的一種應用。隨著機器學習、模式識別等領域的快速發展，此類方法的應用越來越廣泛。因為灰度影像可以用少量的資料來表達影像的大多數性質，因此在預處理階段，要對影像進行灰度處理，因為從三個維度向一維空間的降維，必然會造成資訊的損失。如何使原有的彩色影像得到最大程度地保存是當前學術界關注的焦點。

1.彩色圖像灰度化方法的介紹

近年來，許多國內外的學者都對彩色影像進行了深入的探討。Adik和 Benedetti 等已經進行了彩象或者彩象檢測。

目前，最常用的處理方式僅將三個 RGB 信道中的一個用作灰度梯度，并將該區域的 HSV 色彩與 V （L）進行處理。第一種和二種方式由于僅保留兩個信道而丟失了許多有關原彩色圖片的資訊。這些機構可以看到各個頻道的資訊，但卻舍棄了三個太空鏈接。

與基本測度比較，各個信道權重的分配更能體現色彩信道的相對頻譜和人的感覺。基于 CE 1931 XYZ 色彩空間，給出了一種基于 CE 1931 XYZ 色彩空間的灰色算法。將彩色影像變換成 XYZ 后，用 y 值作為其灰階。該算法僅對光的解析進行了研究，無法解決等光的差別。此外， ITU-R在1982確立了 RGB 數值到YCbCr的轉化和 Value 節是ITU-R 在1982制訂的一種方式;這個數值是一個灰度值，同樣可以用于此類的處理。該技術由于其簡便、實用而得到了普遍的應用。

2.彩色圖像灰度化效果評價方法

在對彩色影像進行灰色處理時，采用了主觀性和客觀性兩種方法。由于人類的感知能力是一種比較精確的評估方法，許多學者在建議了埋藏方法后，都會用一種比較客觀的方法來評判其抓取的結果。例如，當一個挖掘的方式被建議后，bala16和 rapid2l 將其與 CIE y 法進行對比，得出一個直線比率，讓觀看者可以進行對比。康納和卡迪克對當前最高級的幾種灰階算法進行了比較。表1顯示了對上述主觀評估的對比資料。

由于三、一維影像的形態特征不同，難以定量地反映出彩色影像與灰色影像之間的關系。灰色效應評估是當前較為流行的一種評估方法。目前，隨著影像品質的客觀評估手段日益完善，科學工作者在影像品質的客觀評估上也取得了積極的成果，因此，灰染效應已被視為一種較為客觀的參照。

利用完全參照法、部分參照法和無參照法對原始影像的品質進行了評估。多數評估模式都是基于整體參照方式，以數理統計的方式建立。在此基礎上，基于輸入影像的尺寸，產生相應的影像品質得分。一般情況下，要把原來的圖片變成灰的。在對灰色階梯效果進行評估時，由于沒有能夠得到能夠進行對比的指標，因此很少能采用參照影像品質評估的方式。利用局部影像資料，可以對失真影像進行品質評估。目前已有的研究主要是對三維彩色影像進行直觀地觀察，沒有對其進行灰度分析，因此可以采用一些參照系的方法對其進行客觀地評估。因為無參照影像品質評定軟件能在不依賴原始資料的前提下，直接使用失真影像來評定影像品質，滿足“灰度化”的主觀評判標準。為了評估各種色彩處理方法的有效性，李偉偉等采用對比方法，將原圖與彩色圖像進行對比，來評估灰色度的色彩效應，并針對其本身的構造問題，提出一種基于熵、銳度、目標背景對比等定量化的方法。即使不考慮人們的主觀臆斷，它們也是很小的。因此，采用與所選取的評估指數相一致的多維線性回歸法，以求出更可信的影像品質評估。影像品質與影像品質之比較評估之方法。在對灰色和灰色兩種顏色的對比分析中，發現了它們與皮爾遜關系。利用多元線性模型對主觀性評估資料進行了修正，得出了一個較為客觀的灰色效果評估模型。

3.實驗數據庫

在算法的設計中，如何選取數據庫是一個十分關鍵的問題。由于 Grip 方法的優勢是它能夠同時處理具有大色度、主題、色度、色度等多種顏色的圖像，因而能夠進行對比，并對所獲取的彩象和色度進行綜合評估。在該方法中，大多數的灰度值都是在200x44到390x390之間。色彩的大小從782到113800不等。課程涵蓋了植物、樹葉、水果、蔬菜、人像、動畫、顏色等。如表2例子中的一些數據。

為了更系統、更權威地進行主觀評估，本研究選擇了基于不同感官的測試數據，建立了一套基于相似性的灰色模型的灰度效應評估系統。表3顯示了一個與選擇性試驗相似的選擇試驗的結果， Pearson 的相關性為0.97，在此不贅述。

除了 Pearson 相關度之外，還需根據兩個連續匹配抽樣的序列，來求取 Spearman 類別相關因子，從而更好地反映了該方法與主觀評估之間的關聯度。本文對cadik中的試驗資料進行了分類，顯示在表格4中。

結語

人的視覺形象不僅是人的主觀事物，也是人的精神活動。為了得到反映色彩影像的真實的灰色影像，除了要獲取影像自身的反差資訊外，在色彩影像選取試驗中，總體表現最佳的是地表國采用非殖民方式。該算法使用了高斯隨機匹配算法，使整體的顏色差異很大，因此具有很強的灰度信息， Smith 感知法是最好的。由于 H-K 效應的引進，突出了人類的主觀感受，因此與原始彩色影像相比，這種新的測量技術可以獲得更好的準確率。然后，本文對這兩種方法進行了深入的討論和分析，并將其有機地聯系在一起，以求出一個更好、更可靠的解決方案。

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作者簡介：

李春陽（1996.11），男，漢，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生，哈爾濱師范大學傳媒學院，研究方向：攝影藝術研究。