交互式圖像摳圖系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、自然圖像摳圖是指將感興趣的圖像從一幅圖像中分離出來(lái)的技術(shù)，合成是指將感興趣的圖像合成到指定的背景圖像中的技術(shù)。摳圖與合成不是對(duì)圖片進(jìn)行簡(jiǎn)單的復(fù)制和粘貼操作，而是需要借助大量的人工交互對(duì)圖片細(xì)節(jié)（如發(fā)絲）進(jìn)行處理，這對(duì)專業(yè)化要求很高，因此成為人們參與圖片制作的瓶頸。半自動(dòng)化的摳圖算法能減小人工交互量，但是其效果不理想，運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)。目前雖然存在一些摳圖系統(tǒng)，但是其需要大量的人工交互，而且合成圖片過(guò)程繁瑣，無(wú)法滿足人們對(duì)圖像合成的需求。因

2、此，設(shè)計(jì)一個(gè)大眾化的交互式摳圖系統(tǒng)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文對(duì)摳圖與合成算法進(jìn)行研究，在全局摳圖算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種基于粒子群優(yōu)化(PSO)的全局摳圖算法。在減小交互量的情況下，不僅摳圖效果好，而且運(yùn)算速度也得到了提高。將改進(jìn)的摳圖算法與泊松方程結(jié)合，提出運(yùn)用多分辨率模型對(duì)合成圖像進(jìn)行后處理，得到一幅高質(zhì)量的合成圖。最后，在Matlab平臺(tái)上，本文用GUI設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易摳圖系統(tǒng)，方便人們參與到自己動(dòng)手合成圖片的

3、樂(lè)趣中。
　　 本文主要針對(duì)以下方面進(jìn)行了研究:
　　 1.重點(diǎn)研究了全局摳圖算法，提出基于粒子群優(yōu)化的全局摳圖方法。全局方法將PatchMatch(塊匹配)思想引入到摳圖方法中，先把樣本點(diǎn)構(gòu)造成一個(gè)前景背景(FB)搜索空間，再計(jì)算所有樣本對(duì)的代價(jià)值形成代價(jià)圖;然后，在FB空間中隨機(jī)初始化一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算代價(jià)函數(shù)并不斷迭代直到在代價(jià)圖中找到代價(jià)最小的樣本點(diǎn)。而改進(jìn)算法是在FB搜索空間中放入N個(gè)隨機(jī)樣本點(diǎn)，根據(jù)位置和速度迭代公

4、式找到適應(yīng)值最小的樣本點(diǎn)，不需要計(jì)算所有樣本對(duì)的代價(jià)值，縮小了運(yùn)行時(shí)間。當(dāng)人工交互減少時(shí)，由于粒子群優(yōu)化算法能維持信息多樣化，因此依然保持了良好的摳圖結(jié)果。
　　 2.結(jié)合基于粒子群優(yōu)化的全局摳圖算法和泊松方程，提出基于多分辨率的合成圖后處理方法，得到滿意的圖像合成結(jié)果。泊松方程的實(shí)質(zhì)是通過(guò)各向同性熱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，將整個(gè)摳像區(qū)域聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體，產(chǎn)生渾然一體感覺(jué)。本文先用改進(jìn)的全局摳圖算法得到精確的透明度圖，再結(jié)合泊松方程，合成滿意的