着色是一种为图像或视频添加颜色的计算机辅助处理技术,在影视处理、数字娱乐和动漫制作等方面有着广泛的应用前景。现有着色方法主要分为颜色传递和颜色扩展两种。本文以色彩标记为切入点,分别对着色与图像的亮度特征,纹理特征和视觉心理特征之间的关系进行了研究,提出了利用图像的亮度特征与结构特征进行着色的若干方法,加快计算速度,简化用户交互,提高着色质量。本文具体包括三方面的研究内容:首先对图像中色彩标记的分布与着色结果之间的关系进行研究,提出了基于色彩标记传播模型实现彩色图像二次着色的方法,利用原始图像色彩信息通过分层采样与随机采样相结合的策略,确保色彩标记合理分布。实验结果说明,该方法不再要求用户进行复杂的色彩标记就能够确保着色质量,较好解决现有着色方法结果依赖于色彩标记初始分布的缺陷。本文将这一模型扩展到高分辨率图像着色应用,提出了一种基于敏感内容区域保持的着色方法,能够在保证着色效率的前提下保持图像细节信息。其次对图像中颜色与结构之间的关系进行研究,根据卡通、漫画类图像多以线条来表达物体的轮廓、光照和质感等效果的特点,提出了一种基于轮廓提取与纹理分析的着色方法,利用Sobel算子提取轮廓获得用于指导上色过程的方向场,使用Gabor小波对纹理元素进行分析,对图像中的相似纹理区域进行查找匹配。实验结果说明该方法不仅有效减少用户交互,而且能够通过颜色变化达到强化艺术效果表达的作用。最后将色彩视觉心理评价引入着色过程之中,通过基于色彩视觉心理特征的量化分析模型给出了一种基于动态颜色调整和色彩主题增强的着色方法。着色结果说明该方法能够实现各种颜色的和谐有序搭配,用户不需要经过专业色彩搭配训练就可以获得协调的着色效果,并通过对比表达特定色彩视觉心理,增强了图像的视觉表现力。