随着计算机技术的发展,数字图像彩色化技术得到广泛的应用和传播。如何得到清晰自然的彩色化图像,受到人们的关注。图像彩色化技术可广泛应用于古画修复、影视制作、广告设计、图像通信、视频编辑等诸多领域,是数字图像处理及应用的前沿研究课题。本论文研究数字图像彩色化的理论和关键技术,提出几种有效的图像彩色化方法。取得的成果概括如下:1.避免颜色越界的各向异性扩散图像彩色化利用偏微分方程解决图像彩色化问题。建立扩散方程,通过设置合适的张量函数,使颜色在平滑区域内能均匀快速地扩散,在不同颜色交界处按各向异性方式扩散,并有效增强边缘颜色的连贯性。用有限差分法对偏微分方程进行数值求解得到彩色化结果。该方法可克服各向同性扩散等方法存在的颜色越界问题。2.采用线性近邻和加权平滑的局部颜色扩散将线性近邻传播用于局部颜色扩散。构建线性近邻矩阵模型,按照优先级思想完成图像的全局染色。针对不同颜色交界处颜色易越界的问题,通过滤波器由边界到区域的平滑处理,使得整幅图像平滑自然,彩色化效果良好。与当前流行的局部颜色扩散技术相比,该方法能够简化对初始着色的要求,并且得到更加清晰自然的彩色化图像。3.利用流形保持和四叉树的局部颜色扩散将流形学习的方法应用到局部颜色扩散,用流形保持方法构建较优的权值,建立自适应颜色扩散方程。采用四叉树的方法,利用树节点来代替像素,可有效提高图像彩色化的速度。用线性插值方法得到图像中每个像素的颜色值,获得彩色化结果图像。该方法不仅可获得良好的图像彩色化效果,而且利用四叉树加速方法,可有效提高运算速度。4.基于K近邻和局部线性嵌入的图像彩色化将局部线性嵌入的方法应用到图像彩色化中,利用K近邻方法发现样本点相似的邻域像素。根据局部线性嵌入方法,把每个像素表示为它周围邻域像素的线性组合,求出加权系数后,通过求解彩色化方程得出最终的彩色化结果。实验结果表明,该方法在灰度图像染色、彩色图像二次染色中,都能得到良好的实验效果。本论文提出的方法对于图像彩色化技术提供了几种有效手段。随着图像处理工具的发展,图像彩色化技术也在不断改进。进一步完善和提高图像彩色化技术是一项具有挑战性的长期任务。