前景摳取算法在圖像及視頻處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文主要研究基于圖像和視頻的硬摳取技術(shù)和軟摳取技術(shù)。圖像及視頻的硬摳取技術(shù)和軟摳取技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，有很好的應(yīng)用前景，在電影工業(yè)和醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)中有很強(qiáng)的應(yīng)用?，F(xiàn)在的電影，特別是科幻和魔幻小說的電影拍攝，為了達(dá)到強(qiáng)烈的視覺效果，往往需要很強(qiáng)的后期制作，例如哈利波特這樣的電影，后期制作的相當(dāng)復(fù)雜。而電影后期制作中，最重要的一環(huán)就是前景的摳取及合成技術(shù)。
　　 目前工業(yè)界廣為使用的藍(lán)屏摳像技術(shù)已經(jīng)成熟，但藍(lán)屏摳像技術(shù)只能在背景是藍(lán)屏的

2、情況下進(jìn)行處理，而且需要使用專業(yè)的軟件工具進(jìn)行，所以限定了其使用范圍，只能適用于一些專業(yè)的場(chǎng)合，目前研究的重點(diǎn)是自然環(huán)境下的摳像技術(shù)，如果這種技術(shù)能成熟的應(yīng)用到實(shí)踐中去，那么就可以使電影制作技術(shù)家庭化，并對(duì)媒體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生革命的影響。
　　 本文對(duì)圖像和視頻的前景摳取技術(shù)做出系統(tǒng)的介紹，包括硬分割技術(shù)和軟摳取技術(shù).硬分割技術(shù)是對(duì)圖像進(jìn)行二值分割，1表示背景，0表示前景，前景和背景之間沒有過渡區(qū)域，所以分割效果較為粗糙，但是硬分割技術(shù)

3、往往是軟摳取算法的前驟，所以相關(guān)研究也很有必要。我們對(duì)重要的能量最小化求解方法Graphcut算法做出介紹，并具體實(shí)現(xiàn)和分析了二個(gè)重要的基于Graphcut算法的硬分割算法和應(yīng)用：懶人摳圖和Grabcut算法，并深入分析其性能和特點(diǎn)并對(duì)算法做了改進(jìn)，例子顯示我們的方法有效，同時(shí)，我們指出了Graphcut算法的缺點(diǎn)，并給出了一些建議。
　　 我們研究了軟摳取技術(shù)，我們介紹了一些重要的軟摳取算法如藍(lán)屏摳圖、貝葉斯摳像、泊淞摳像。一

4、般來說，現(xiàn)有的軟摳取算法基于兩種類型，一種是基于采樣，另一種是基于傳播。好的軟摳取算法能使得摳取結(jié)果有較少的絕對(duì)錯(cuò)誤率和較高的連續(xù)性。我們重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了基于閉形式的軟摳取算法和基于信任度的軟摳取算法，這也是近年來最流行，效果最好的算法之一。在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們顯示了這些方法可以在少量的用戶交互式輸入下得到高質(zhì)量的結(jié)果。我們將它們和目前的一些重要的軟摳取算法作出分析和比較，從而可以更加深入的了解和改進(jìn)軟摳取算法。我們還分析了基于視頻的硬摳取和

5、軟摳取技術(shù)。不同于基于圖像的硬摳取技術(shù)和軟摳取技術(shù)，基于視頻的摳取技術(shù)，需要保持時(shí)空一致性。我們介紹了象3DGraphcut算法這樣的重要的基于視頻硬摳取的算法。我們用光流技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于視頻的軟摳取，我們用光流技術(shù)將三分圖在幀間傳播，于是我們用可以在每一幀上用基于圖像的軟摳取技術(shù)進(jìn)行摳取，得利于時(shí)間一致性，我們可以從相鄰中進(jìn)行前背景采樣，這樣就增強(qiáng)了采樣的效率，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明我們的方法是有效的。
　　 最后，我們將這些重要的

6、算法應(yīng)用到自然場(chǎng)景中去，如雨雪霧等，我們提出了一個(gè)處理自然場(chǎng)景的框架。首先我們?cè)谧匀粓?chǎng)景中進(jìn)行特征提取，找到物體的特征，并用軟摳取進(jìn)行物體抽取，我們的方法還可以用于背景恢復(fù)中去，結(jié)果顯示了我們的方法可以得到很好的結(jié)果。
　　 我們的創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　 (1)我們對(duì)GRABCUT算法做出交互上的改進(jìn)，使得在新的交互下可以有更好的分割結(jié)果。
　　 (2)我們將測(cè)地線距離應(yīng)用在懶人摳取上，使得新的似然度公式更加有效的表