專利名稱：圖象分色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對圖象進行分色處理的方法，特別是對于掃描所得的彩色地圖進行分色處理以獲得特定信息的方法。
圖象的分色在實際中有許多用途。例如在電子地圖中，通過對地圖的分色，可以搜索出某一特定種類的物體，如河流、公路、城市等，從而可以實現(xiàn)其靈活的導(dǎo)游功能；對地圖進行分色也有利于對地圖進行有關(guān)的圖象處理和進行研究。通常，由掃描儀生成的地圖多為RGB顏色空間中的24位真彩圖形，由于光照或者印刷等原因，引起顏色的散射，使得某一種類的物體(如河流、公路、城市等)的顏色會發(fā)生一些變化或失真，從而使其顏色值是在一定的范圍內(nèi)而不是確切地處于某一值，實際上同一個物體可能呈現(xiàn)千萬種顏色，這就增加了分色的難度。傳統(tǒng)的做法一般都是直接在RGB顏色空間中進行，例如《(軟件學(xué)報》1996年7(8)期第466-470頁中的《彩色地象的聚色算法研究)》一文中的方法就是一例，此外還有一些。但這些方法或者計算量太大，或者進行近似處理，舍棄了許多有用信息，或者只能識別出特定色彩的物體。因此這些方法都不能滿足實際要求，特別是制作電子地圖的要求。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明特提出一種新的圖象分色方法，既可以識別各種類型的物體，又使分色過程中的計算量較小，且不舍棄圖象信息。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所提出的解決方案是一種圖象分色方法，利用計算機和特定的分色軟件對輸入計算機中的圖象進行分色，其特征是對圖象進行分色的步驟如下，第一步，將圖象掃描輸入計算機中；第二步，將RGB顏色空間格式的圖象文件轉(zhuǎn)換為孟塞爾顏色空間格式存儲，且設(shè)定孟塞爾顏色空間中色度H、明度V和彩度C的閾值范圍；第三步，對圖象中的象素進行搜索，找出色度H、明度V和彩度C落在設(shè)定閾值范圍內(nèi)的象素。
通過這種方案，由于對圖象的處理是在孟塞爾顏色空間而不是在RGB顏色空間中進行的，而孟塞爾顏色空間已將顏色信息加以抽取，而且與人的視覺有良好的一致性，因此更適合于分色處理，使分色方法簡單而效果良好。由于孟塞爾顏色空間的物理意義明確但數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換關(guān)系復(fù)雜，從而使一般人很難想到利用孟塞爾顏色空間進行圖象處理，同時一般人也容易誤認(rèn)為將圖象轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間是一件復(fù)雜的工作，這樣的偏見就導(dǎo)致了利用孟塞爾顏色空間進行分色處理這樣一個簡單而有效的方法長時間內(nèi)沒有被采用。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的流程圖；圖2是一個用于優(yōu)化閾值的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型圖。
下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明做進一步的描述。
參見圖1，所示為利用計算機和分色軟件對輸入計算機中的彩色地象進行分色的一個具體方法，其特征是對圖象進行分色的步驟如下，第一步，將圖象掃描輸入計算機中，并以24位真彩色RGB顏色空間格式存儲；第二步，將圖象文件轉(zhuǎn)換為孟塞爾顏色空間格式存儲，且設(shè)定孟塞爾顏色空間中色度H、明度V和彩度C的閾值范圍；第三步，對圖象中的象素進行搜索，找出色度H、明度V和彩度C落在設(shè)定閾值范圍內(nèi)的象素。
本例所述的是通過圖象的分色從地圖上提取公路的方法和過程。由于掃描儀生成的地象一般為RGB顏色空間的24位真彩圖象，需要將其轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間中。轉(zhuǎn)換的過程是先將圖象由RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到CIE-XYZ顏色空間，即圖1中方框1到方框2，其轉(zhuǎn)換公式為XYZ=0.4300.3420.1870.3000.5900.1100.0200.1300.939RGB]]>其中，R、G、B分別表示在RGB顏色空間中紅、綠、藍(lán)三基色的分量值；X、Y、Z分別表示CIE-XYZ顏色空間中紅、綠、藍(lán)三基色的分量值。
然后再從CIE-XYZ顏色空間轉(zhuǎn)換到(L，a，b)顏色空間中，即圖1中方框2到方框3，其轉(zhuǎn)換的公式為L＝116(Y/Yd)-16a＝500[(X/Xd)-(Y/Yd)]b＝200[(Y/Yd)-(Z/Zd)]其中，L為(L，a，b)顏色空間中米制明度，a、b為米制色度。而Xd＝95，Yd＝100，Zd＝108.89。
最后再從(L，a，b)顏色空間中轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間中，即圖1中方框3到方框4，其轉(zhuǎn)換的關(guān)系非常復(fù)雜，不易用公式寫出，但熟悉孟塞爾顏色空間的人通過分析是可以實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換的；為了使轉(zhuǎn)換過程簡單化以及更容易理解，本發(fā)明還提出了一個轉(zhuǎn)換的代用簡化公式V＝1/10×Lc=a2+b2]]>H＝arctg(a/b)其中，V、C、H分別為孟塞爾顏色空間中的明度、彩度和色度值。
在進行圖象轉(zhuǎn)換之前后或同時，根據(jù)需要設(shè)定H、V、C閾值；然后利用計算機對象素進行逐一檢驗，即與所設(shè)閾值相對比，或稱為“決策判斷”(圖1中方框5)，其輸出就是實現(xiàn)分色后的結(jié)果(圖1中方框6)。至此，已將所需要的公路提取出來。本例中為了提取公路，設(shè)定閾值為H＝0.3～1.57，C＝10.0，V＝4.0。
但在實際中，有時因為掃描噪音和印刷質(zhì)量等的原因，引起色散現(xiàn)象，會使物體在圖象上某處的顏色大大偏離其本色，以至于落在設(shè)定的閾值范圍之外，這樣就會導(dǎo)致分色失誤，比如，導(dǎo)致所分出的公路在某些地方斷路。本發(fā)明克服這一問題的辦法是構(gòu)造一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也可以是其他類型；用該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對閾值進行優(yōu)化，從而增加其適應(yīng)性。在本例中，我們構(gòu)造了一個BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，圖2就是一個用于優(yōu)化閾值的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型圖，其中7為輸入層，8為隱蔽層，9為輸出層。
通過設(shè)定權(quán)初值(圖1中的方框10)，提供樣本(圖1中的方框11)，經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到權(quán)矩陣Wij(圖1中的方框12)，利用該矩陣逐象素計算閾值，得到優(yōu)化后的閾值(圖1中方框13)，然后再進行分色，使分色結(jié)果具有一定的適應(yīng)性，從而可以使分色效果有更進一步的提高。
顯然，本發(fā)明還可以用于除地圖以外的其他圖象的分色處理中，例如，從衛(wèi)星云圖中提取低壓槽，從圖畫中提取隱藏其中的“電子簽名”等等。
權(quán)利要求
1.一種圖象分色方法，利用計算機和特定的分色軟件對輸入計算機中的圖象進行分色，其特征是對圖象進行分色的步驟如下，第一步，將圖象掃描輸入計算機中；第二步，將圖象文件轉(zhuǎn)換為孟塞爾顏色空間格式存儲；且設(shè)定孟塞爾顏色空間中色度H、明度V和彩度C的閾值范圍；第三步，對圖象中的象素進行搜索，找出色度H、明度V和彩度C落在設(shè)定閾值范圍內(nèi)的象素。
2.如權(quán)利要求1所述的圖象分色方法，其特征是所述以孟塞爾顏色空間格式存儲和讀寫的圖象是由(L，a，b)顏色空間中的相應(yīng)圖象通過轉(zhuǎn)換得來的。
3.如權(quán)利要求2所述的圖象分色方法，其特征是將圖象從(L，a，b)顏色空間中轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間是通過如下簡化公式實現(xiàn)的V＝1/10×IC=a2+b2]]>H＝arctg(a/b)其中V、C、H分別為孟塞爾顏色空間中的明度、色度和彩度，L為(L，a，b)顏色空間中的米制明度，a、b為(L，a，b)顏色空間中的米制色度。
4.如權(quán)利要求1所述的圖象分色方法，其特征是所述以孟塞爾顏色空間格式存儲和讀寫的圖象是由CIE-XYZ顏色空間中的相應(yīng)圖象通過轉(zhuǎn)換得來的。
5.如權(quán)利要求4所述的圖象分色方法，其特征是所述圖象從CIE-XYZ顏色空間轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間的步驟如下，第一步，將CIE-XYZ顏色空間中的圖象轉(zhuǎn)換到(L，a，b)顏色空間中，轉(zhuǎn)換的公式是L＝116(Y/Yd)-16a＝500[(X/Xd)-(Y/Yd)]b＝200[(Y/Yd)-(Z/Zd)]其中，L為(L，a，b)顏色空間中米制明度，a、b為米制色度；而Xd＝95，Yd＝100，Zd＝108.89；第二步，將已轉(zhuǎn)換到(L，a，b)顏色空間中的圖象再轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間中。
6.如權(quán)利要求1所述的圖象分色方法，其特征是所述以孟塞爾顏色空間格式存儲和讀寫的圖象是由RGB顏色空間中的相應(yīng)圖象通過轉(zhuǎn)換得來的。
7.如權(quán)利要求4所述的圖象分色方法，其特征是所述圖象從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間的步驟如下，第一步，將RGB顏色空間中的圖象轉(zhuǎn)換到CIE-XYZ顏色空間中，轉(zhuǎn)換的公式是XYZ=0.4300.3420.1780.3000.5900.1100.0200.1300.939RGB]]>其中，R、G、B分別表示在RGB顏色空間中紅、綠、藍(lán)三基色的分量值；X、Y、Z分別表示CIE-XYZ顏色空間中紅、綠、藍(lán)三基色的分量值；第二步，將已轉(zhuǎn)換到CIE-XYZ顏色空間中的圖象再轉(zhuǎn)換到(L，a，b)顏色空間中；第三步，將已轉(zhuǎn)換到(L，a，b)顏色空間中的圖象再轉(zhuǎn)換到孟塞爾顏色空間中。
8.如權(quán)利要求1所述的圖象分色方法，其特征是其中第二步，設(shè)定孟塞爾顏色空間中色度H、明度V和彩度C的閾值范圍時，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所設(shè)閾值進行優(yōu)化。
9.如權(quán)利要求8所述的圖象分色方法，其特征是所述通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所設(shè)閾值進行優(yōu)化是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到一個權(quán)矩陣Wij，用該矩陣逐象素計算閾值；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
10.如權(quán)利要求1-9所述的圖象分色方法，其特征是所述圖象為地象。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖象分色方法,利用計算機和特定的分色軟件對輸入計算機中的圖象進行分色,其步驟是:將圖象掃描輸入計算機,然后將圖象文件轉(zhuǎn)換為孟塞爾顏色空間格式存儲;設(shè)定孟塞爾顏色空間中色度H、明度V和彩度C的閾值范圍;最后,對圖象中的象素進行搜索,找出色度H、明度V和彩度C落在設(shè)定閾值范圍內(nèi)的象素。這種處理方法可以快速準(zhǔn)確地處理圖象而不需舍棄有用的圖象信息,在電子地圖等領(lǐng)域中可以得到廣泛的應(yīng)用。
文檔編號G06F19/00GK1175746SQ9711336
公開日1998年3月11日 申請日期1997年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月26日
發(fā)明者宋世鵬 申請人:深圳奧沃國際科技發(fā)展有限公司