图像增强技术是图像处理领域的一种关键技术,已经渗透到了人们生活的方方面面。其中,颜色传递作为图像增强的一种重要手段近年来受到研究人员的重点关注。颜色传递技术能够将参考图像的颜色特征传递至内容图像上,使结果图像在拥有内容图像结构特征的同时又具备参考图像的颜色特征,从而可以较好地提高图像的艺术风格和视觉效果。传统的颜色传递方法往往存在细节模糊、噪声增强、层次感欠缺以及不能很好地保持参考图像的颜色特征等问题。并且,现有的客观评价指标大都不能很好地评价颜色传递的效果。为此,文中主要做了以下几方面的工作:（1）针对传统颜色传递方法存在的缺乏层次感、特征保持能力不足和视觉效果不佳等问题,文中结合图像签名和最优传输提出了一种基于局部特征匹配的颜色传递方法。首先,引入基于图像签名的显著区域检测方法,得到参考图像和内容图像的前景区域和背景区域,然后在对应区域进行特征匹配,以在颜色传递的同时提高结果图像的层次感。其次,在传统线性颜色传递模型的基础上,结合最优传输理论提出了一种改进的颜色传递策略,以进一步提升结果图像的质量。大量实验结果表明,相比于传统颜色传递方法,文中所提方法得到的结果图像能够较好地保持内容图像的边缘结构、层次感和参考图像的颜色特征,并且具有更佳的视觉效果。（2）针对基于颜色聚类的颜色传递方法存在的区域分割不合理、层次感不足以及不能很好地保持内容图像结构等问题,提出了一种基于随机游走图像分割的颜色传递新方法。首先,引入改进的随机游走图像分割方法对参考图像和内容图像进行分割,得到更加合理的分割区域,如此可以提升结果图像的层次感。其次,利用第（1）部分所提的颜色传递策略在对应区域进行特征匹配以实现颜色传递。最后,引入结构保持滤波器对结果图像作进一步的优化处理,以有效提升结果图像的视觉效果。大量实验结果表明,相比于基于颜色聚类的颜色传递方法,文中所提方法能够取得质量明显更好的结果。（3）目前,尚没有一种公认的评价指标能够对颜色传递效果进行较为全面的客观评价。现有的客观评价方法大都是分别从结构保持程度和颜色保持程度两个方面来进行的,因而它们并不能全面地评价颜色传递的综合效果。并且,部分学者采用图像恢复方面常用的峰值信噪比、结构相似度和特征相似度等指标来衡量结果图像对目标图像结构的保持程度,然而,实践证明这些指标的评价效果并不理想。针对上述问题,文中结合色差和改进的结构相似度设计了一种适用于颜色传递的综合客观评价指标。实验分析表明,文中新设计的颜色传递综合客观评价指标能够有效地解决单一评价指标的片面性问题,可以取得与主观评价高度一致的评价结果。