>>290
コード書いて検証しないとアレなんだけれども、すぐ思いついたナイーブなやり方。

近傍ピクセル間での明度の近さを「流れやすさ（滑らかさ） Q ただし 最大1.0」として、
・色が指定されたからピクセルから、近傍ピクセル（とそのまた近傍）に色を塗ってゆく。
　このとき色と供に、Σ 経路のQ をスコアとして記録しておく（最大のヤツね）。
・色指定付きの全てのピクセルから全てのピクセルに対して色を塗った後、
　各ピクセルについて、スコアが最大の色をそのピクセルの色とする。

具体的なQの定義の仕方とか、最適化とかについてはいろいろためしてみないとわからないし、
ほとんど等しい明るさはもう無条件に塗るとか最適化の余地は多々有るけれども。