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为了解决传统的卷积神经网络着色方法带来语境混淆、边缘模糊和细节信息丢失度高等问题,设计了一个改进的基于密集神经网络的区域全卷积神经网络(R-FCN)和基于局部特征网络的双分支神经网络模型。通过DenseNet可准确提取信息,产生易于训练和高参数效率的密集模型,采用全连接的条件随机场优化分割结果来提高分割的准确率。验证阶段采用联合双边滤波对图像进行处理,弥补图像边缘模糊的缺点。实验结果表明:与现有着色方法相比,该方法有效地解决了细节丢失度高、颜色不饱和及边缘模糊的问题,能够产生更真实、更合理的彩色图像,取得了优异的效果。