CN114693825A - 一种用于图像融合的色彩和谐化方法、装置及相关组件 - Google Patents

一种用于图像融合的色彩和谐化方法、装置及相关组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于图像融合的色彩和谐化方法、装置及相关组件。该方法包括对输入的原图进行图像处理，得到掩码图；分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；基于预设的权重赋值规则，对目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据采样差值和权重系数对原图进行色彩和谐化处理，得到和谐图；将和谐图与掩码图进行叠加，得到目标图。该方法首先获取原图和目标天空背景图之间的色彩差异，再通过增加权重系数，使得用户可以根据具体应用场景，选择生成结果的倾向性，即使得生成的目标图的色彩更贴合原图或目标天空背景图的色彩，从而使和谐图和掩码图的组合更真实自然，增强了用户体验。

Description

一种用于图像融合的色彩和谐化方法、装置及相关组件
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种用于图像融合的色彩和谐化方法、装置及相关组件。
背景技术
目前随着人工智能算法的飞速发展，抠图和分割技术也越来越成熟，而怎么把分割出来的目标与新的背景更和谐、自然地融合成为了一个亟待解决的问题。例如在两个图像的天空更换场景下，如果一个图像背景处于风和日丽的场景如图1所示，然后需要将这个图像背景更换成另一电闪雷鸣的图像背景，现有做法通常是单直接把图像中的天空部分分割出来，然后用另一图像背景直接进行替换。
但通过上述的方式得到的图像，会存在突兀、极其不自然的视觉效果，极大降低用户的使用体验。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于图像融合的色彩和谐化方法、装置及相关组件，旨在解决现有直接通过抠图替换方式得到的图像存在较差的视觉效果的问题。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种用于图像融合的色彩和谐化方法，其包括：
对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图；
分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；
基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据所述采样差值和权重系数对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图；
将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图。
另外，本发明要解决的技术问题是还在于提供一种用于图像融合的色彩和谐化装置，其包括：
原图处理单元，用于对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图；
差值获取单元，用于分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；
和谐化处理单元，用于基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据所述采样差值和权重系数对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图；
叠加单元，用于将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图。
另外，本发明实施例又提供了一种计算机设备，其包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的用于图像融合的色彩和谐化方法。
另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行上述第一方面所述的用于图像融合的色彩和谐化方法。
本发明实施例公开了一种用于图像融合的色彩和谐化方法、装置及相关组件，其中，方法包括：对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图；分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据所述采样差值和权重系数对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图；将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图。该方法首先获取原图和目标天空背景图之间的色彩差异，再通过增加权重系数，使得用户可根据具体应用场景，选择生成结果的倾向性，即可以使得生成的目标图的色彩更贴合原图的色差，或者更贴合目标天空背景图的色彩，从而使和谐图和掩码图的组合更真实自然，增强了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为利用现有技术生成的效果示意图；
图2为本发明实施例提供的用于图像融合的色彩和谐化方法的流程示意图；
图3位本发明实施例提供的用于图像融合的色彩和谐化方法的效果示意图；
图4为本发明实施例提供的用于图像融合的色彩和谐化装置的示意性框图；
图5为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在现有技术中，现有的图像融合的方案主要分为传统图像处理技术和深度学习图像处理技术。传统图像处理技术有cut-and-paste，Alpha融合，多频段融合和泊松融合。其中，cut-and-paste是最简单的剪切粘贴技术，通过把目标从一张图像中分割出来之后，按照需要叠加到目标背景上；此方案简单便捷，然而当前景和背景颜色、亮度相差较大时，会导致生成的照片不够自然。而Alpha融合、多频段融合和泊松融合等方法都会存在光晕伪影等不好的效果或者计算复杂度高的情况，也就是说，现有技术中各图像融合方法不适于广泛应用。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的用于图像融合的色彩和谐化方法的流程示意图；
如图2所示，该方法包括步骤S101～S104。
S101、对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图；
S102、分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；
S103、基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据所述采样差值和权重系数对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图；
S104、将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图。
在本实施例中，首先对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图，需要说明的是，掩码图的尺寸和原图的尺寸是一致的，且掩码图中旧天空背景区域和需要抠出来的图像区域被分割出来；然后分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值，通过简单的运算，获取目标天空背景图和原图的色彩差异(颜色的差异、亮度的差异)，然后对原图进行和谐化处理，具体的，要想得到的和谐图更贴近目标天空背景图的颜色，则赋予越大的权重系数，而要想得到的和谐图受到目标天空背景图的颜色影响越小，则赋予越小的权重系数，最后将和谐图与掩码图进行叠加，形成目标图，即新天空背景区域和需要抠出来的图像区域被组合在一起。
相对于现有技术直接使用抠图替换的方式获取目标图(如图1所示)，本申请的方法生成的目标图更真实自然，用户可以根据具体应用场景，选择生成结果的倾向性，使得色彩更贴合原图的色彩，或者更贴合新背景(目标天空背景图)的色彩(如图3所示)，本申请通过简单的计算，即可达到图像融合时和谐化的结果，方便快捷，具有较强的实用性。
具体一实施例中，所述步骤S101，包括以下步骤：
S10、将原图划分成天空区域和非天空区域，并将所述天空区域内的所有像素点的像素值设置为0，将所述非天空区域的所有像素点的像素值设置为1，得到对应的掩码图。
在本实施例中，通过将将天空区域内的所有像素点的像素值设置为0，将非天空区域的所有像素点的像素值设置为1，得到原图的天空区域和非天空区域，需要说明的是，原图的非天空区域即需要抠出来的图像区域，原图的天空区域即需要被替换掉的图像区域。
具体一实施例中，所述步骤S10，包括以下步骤：
S11、利用unet分割算法将所述原图划分成天空区域和非天空区域。
在本实施例中，优先用unet分割算法将原图划分成天空区域和非天空区域，但在实际操作时，也可以使用其他图像分割算法对原图进行图像区域分割，故本实施例不再赘述。
具体一实施例中，所述步骤S102，包括以下步骤：
S20、按照预设步长分别对所述原图src、目标天空背景图skybg和掩码图mask的色彩空间进行像素点采样，得到对应的采样结果如下：src_samp、skybg_samp和mask_samp；
S21、按下式获取所述目标天空背景图的采样均值skybg_mean：
skybg_mean＝mean(skybg_samp)；
其中，mean()表示求平均处理；
S22、按下式获取所述原图的采样均值src_mean：
src_mean＝sum(src_samp*(1-mask_samp))/(sum(1-mask_samp)+1e-10)；
其中，sum()表示求和处理；
S23、按下式计算所述目标天空背景图和原图之间的采样差值diff：
diff＝skybg_mean-src_mean。
在本实施例中，mean(skybg_samp)表示对目标天空背景图在色彩空间下的采样结果求平均值；在实际应用场景下，可以按照下式获取步长step：
step＝src.h/threshold其中，src.h代表原图的高，threshold代表预设的采样间距阈值。
具体的，可以将threshold设置为20，但应当理解的是，threshold也可以设置为其他的数值，取不同的threshold，将会得到不同的步长。
在得到步长后，按照步长对原图src、目标天空背景图skybg和掩码图mask的色彩空间进行像素点采样，分别得到对应的采样结果，然后再得到对应的采样均值，需要说明的是，“src_mean＝sum(src_samp*(1-mask_samp))/(sum(1-mask_samp)+1e-10)”公式中的1e-10是为了避免出现分母为0时出现计算错误的情况发生。
具体一实施例中，所述色彩空间包括RGB三通道或LAB三通道。
在本实施例中，色彩空间为RGB三通道或LAB三通道。
具体一实施例中，所述步骤S103，包括以下步骤：
S30、按下式对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图img_recolor：
img_recolor＝src+w*diff
其中，w表示所述和谐图受到所述目标天空背景图中的颜色影响的权重系数。
在本实施例中，w表示原图受目标天空背景图中的颜色影响的权重系数，权重系数w越大，得到的和谐图越贴近目标天空背景图中的颜色；权重系数w越小，则得到的和谐图越不贴近目标天空背景图中的颜色，即和谐图受到目标天空背景图中的颜色影响越小，需要说明的是，本申请所有的公式中出现的“*”即为乘的意思。
具体一实施例中，所述步骤S104，包括以下步骤：
S40、按下式将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图img_dst：
img_dst＝img_recolor*(1-mask)+skybg*mask。
在本实施例中，基于掩码图，将色彩和谐化后得到的和谐图与掩码图进行叠加，就可以得到换天空后的自然效果，效果如图3所示。
本发明实施例还提供一种用于图像融合的色彩和谐化装置，该用于图像融合的色彩和谐化装置用于执行前述用于图像融合的色彩和谐化方法的任一实施例。具体地，请参阅图4，图4是本发明实施例提供的用于图像融合的色彩和谐化装置的示意性框图。
如图4所示，用于图像融合的色彩和谐化装置500，包括：
原图处理单元501，用于对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图；
差值获取单元502，用于分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；
和谐化处理单元503，用于基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据所述采样差值和权重系数对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图；
叠加单元504，用于将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图。
该装置生成的目标图更真实自然，用户可以根据具体应用场景，选择生成结果的倾向性，使得色彩更贴合原图的色彩，或者更贴合新背景(目标天空背景图)的色彩，本申请通过简单的计算，即可达到图像融合时和谐化的结果，方便快捷，具有较强的实用性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
上述用于图像融合的色彩和谐化装置可以实现为计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图5所示的计算机设备上运行。
请参阅图5，图5是本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。该计算机设备1100是服务器，服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图5，该计算机设备1100包括通过系统总线1101连接的处理器1102、存储器和网络接口1105，其中，存储器可以包括非易失性存储介质1103和内存储器1104。
该非易失性存储介质1103可存储操作系统11031和计算机程序11032。该计算机程序11032被执行时，可使得处理器1102执行用于图像融合的色彩和谐化方法。
该处理器1102用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备1100的运行。
该内存储器1104为非易失性存储介质1103中的计算机程序11032的运行提供环境，该计算机程序11032被处理器1102执行时，可使得处理器1102执行用于图像融合的色彩和谐化方法。
该网络接口1105用于进行网络通信，如提供数据信息的传输等。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备1100的限定，具体的计算机设备1100可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的计算机设备的实施例并不构成对计算机设备具体构成的限定，在其他实施例中，计算机设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。例如，在一些实施例中，计算机设备可以仅包括存储器及处理器，在这样的实施例中，存储器及处理器的结构及功能与图5所示实施例一致，在此不再赘述。
应当理解，在本发明实施例中，处理器1102可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器1102还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
在本发明的另一实施例中提供计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例的用于图像融合的色彩和谐化方法。
所述存储介质为实体的、非瞬时性的存储介质，例如可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的实体存储介质。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于图像融合的色彩和谐化方法，其特征在于，包括：
对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图；
分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；
基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据所述采样差值和权重系数对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图；
将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图。
2.根据权利要求1所述的用于图像融合的色彩和谐化方法，其特征在于，所述对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图，包括：
将所述原图划分成天空区域和非天空区域，并将所述天空区域内的所有像素点的像素值设置为0，将所述非天空区域的所有像素点的像素值设置为1，得到对应的掩码图。
3.根据权利要求1所述的用于图像融合的色彩和谐化方法，其特征在于，所述分别获取目标天空背景图和原图之间的采样均值，计算两者之间的采样差值，包括：
按照预设步长分别对所述原图src、目标天空背景图skybg和掩码图mask的色彩空间进行像素点采样，得到对应的采样结果如下：src_samp、skybg_samp和mask_samp；
按下式获取所述目标天空背景图的采样均值skybg_mean：
skybg_mean＝mean(skybg_samp)；
其中，mean()表示求平均处理；
按下式获取所述原图的采样均值src_mean：
src_mean＝sum(src_samp*(1-mask_samp))/(sum(1-mask_samp)+1e-10)；
其中，sum()表示求和处理；
按下式计算所述目标天空背景图和原图之间的采样差值diff：
diff＝skybg_mean-src_mean。
4.根据权利要求3所述的用于图像融合的色彩和谐化方法，其特征在于，所述基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图的采样差值赋予相应的权重系数并与所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图，包括：
按下式对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图img_recolor：
img_recolor＝src+w*diff
其中，w表示所述和谐图受到所述目标天空背景图中的颜色影响的权重系数。
5.根据权利要求4所述的用于图像融合的色彩和谐化方法，其特征在于，所述将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图，包括：
按下式将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图img_dst：
img_dst＝img_recolor*(1-mask)+skybg*mask。
6.根据权利要求2所述的用于图像融合的色彩和谐化方法，其特征在于，所述将所述原图划分成天空区域和非天空区域，包括：
利用unet分割算法将所述原图划分成天空区域和非天空区域。
7.根据权利要求3所述的用于图像融合的色彩和谐化方法，其特征在于，所述色彩空间包括RGB三通道或LAB三通道。
8.一种用于图像融合的色彩和谐化装置，其特征在于，包括：
原图处理单元，用于对输入的原图进行图像处理，得到对应的掩码图；
差值获取单元，用于分别获取目标天空背景图和原图的采样均值，计算两者之间的采样差值；
和谐化处理单元，用于基于预设的权重赋值规则，对所述目标天空背景图和原图之间的采样差值赋予相应的权重系数，并根据所述采样差值和权重系数对所述原图进行色彩和谐化处理，得到对应的和谐图；
叠加单元，用于将所述和谐图与所述掩码图进行叠加，得到目标图。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的用于图像融合的色彩和谐化方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至7任一项所述的用于图像融合的色彩和谐化方法。
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