考慮幾何特征形狀的圖像漸變方法.pdf

1、圖像漸變技術(shù)是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)學(xué)圖像處理的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，通過特定方法以實(shí)現(xiàn)兩幅圖像的特征對齊，并產(chǎn)生兩幅圖像之間的過渡圖像序列幀，從而實(shí)現(xiàn)從源圖像到目標(biāo)圖像的漸變。圖像漸變技術(shù)在科幻電影制作，動畫設(shè)計(jì)，三維重建等領(lǐng)域都有著較為廣泛的應(yīng)用。
　　針對已有圖像漸變方法難以處理較大幾何變化的問題，本論文提出一種基于形狀插值與移動最小二乘變形的圖像漸變方法。給定一幅源圖像和一幅目標(biāo)圖像，首先用戶通過在圖像上放置開放或者封閉的曲線來指

2、定和對齊源和目標(biāo)圖像中的幾何特征;然后，提出一種基于重心的線條外觀模型，以提取并表示特征曲線組的形狀及其所傳達(dá)的視覺外觀;同時，基于該線條外觀模型建立一種雙層結(jié)構(gòu)驅(qū)動的形狀插值算法，以實(shí)現(xiàn)源特征曲線到目標(biāo)特征曲線的保形狀過渡;最后，根據(jù)插值得到的中間過渡特征曲線，通過保剛性的移動最小二乘變形把源和目標(biāo)圖像的幾何特征融合在一起，最終生成保外觀的中間過渡圖像幀。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠?qū)崟r生成自然且視覺真實(shí)的圖像漸變序列，即使當(dāng)源和目標(biāo)圖像

3、中對應(yīng)的幾何特征形狀差別較大的時候，也能夠有效避免扭曲，從而充分保持輸入圖像中所包含特征的外觀和屬性。
　　此外，針對手工輸入特征曲線需要花費(fèi)用戶較多時間和精力的問題，本論文提出了一種基于形狀匹配的半自動圖像特征對齊方法。在該方法中，用戶首先在源和目標(biāo)圖像上指定少量的特征對應(yīng)點(diǎn)，然后算法自動完成兩幅圖像之間的精確特征對齊。該方法的核心思想是一種漸進(jìn)式的特征對齊機(jī)制?；谠摍C(jī)制，算法“由粗到細(xì)”地逐步完成源和目標(biāo)圖像中對應(yīng)特征的精確

4、對齊。首先，算法以用戶指定的特征點(diǎn)為約束，通過基于相似性變換的移動最小二乘變形方法來對齊圖像中特征對象的整體姿勢或形狀。然后，算法通過局部鄰域搜索以及形狀匹配技術(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圖像中對應(yīng)特征的局部細(xì)節(jié)對齊。最后，使用基于能量的全局優(yōu)化方法，最終在像素級別上完成源和目標(biāo)圖像的精確特征對齊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使當(dāng)源和目標(biāo)圖像中的幾何特征相差較大時，該方法也僅需用戶指定少量的特征對應(yīng)點(diǎn)，即能完成圖像間的精確特征對齊，進(jìn)而極大地減少用戶手工交互工作