基于matting的交互式图像编辑

作     者：刘奇松 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马利庄

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：纹理分割 matting 图像融合 三维均值坐标 混合式融合 交互式编辑 

摘      要：随着互联网的不断发展,传输速度已经不再是限制多媒体应用的瓶颈,人们可以越来越容易的得到各种各样的资源,尤其是图像和视频已经成为了互联网内容的主体,并深入到人们日常生活的各个角落。而人们对于图像和视频的处理,也从早期的简单储存和组织,转变成按照特定的需求进行编辑,因此,如何高效而便捷的进行图像和视频的编辑成为一个日益重要的课题。 在一幅图像中,人们往往只对其中的一部分内容感兴趣,比如人、动物、建筑物等,这些人们感兴趣的内容被称之为图像的前景,其余部分则称之为背景。图像提取的主要任务就是从一幅复杂的图像中准确获得前景的内容,并将其与背景分离。而图像融合的主要任务就是将提取得到的前景粘贴至其他的背景图像中,并对它的颜色、亮度等参数进行调整,使前景与背景能够无缝自然的混合在一起,生成新的图像。 图像提取和融合技术不仅可以应用在个人用户领域,使用户可以方便的按照需求对拥有的图像素材进行修改,实现类似于photoshop的功能;同时也可以应用在影视制作、视频会议、模式识别等领域。因此对此领域的研究不仅具有重要的理论意义,同时也有很强的实用价值。 本文的主要任务是对现有的图像编辑技术进行改进,提高提取技术的准确性和融合技术的运行效率,并消除现有技术的某些限制。同时,本文还设计了一套简单直观的交互系统,使用户通过少量的标记和拖拽等操作就可以实现编辑的目的。 在图像提取方面,本文在现有matting技术的基础上加入了纹理敏感的图像预分割技术。该方法通过评估不同区域纹理的一致性程度来对不同的纹理进行区分,同时通过层次化的方法来提高分割的准确性。预分割的结果通过用户的交互修正来生成matting所需的trimap,从而改善在纹理复杂区域的提取效果。 在图像融合方面,本文提出了一种基于优化的三维均值坐标的混合式融合方法。该方法将现有的二维均值坐标方法扩展到了三维的情况,提出了一种三维网格的建立方法,同时通过对边界条件的优化来改善融合过程中可能出现的颜色失真等情况。另外通过利用图像提取的中间结果,最终的融合效果可以得到进一步的优化。该方法也可以扩展到图像/视频克隆和擦除等应用中。 本文完成的主要工作: 1.在现有matting算法的基础上加入了纹理敏感的预分割技术,并采用了用户交互的方法来辅助结果的生成,从而改善了现有方法对纹理复杂区域提取效果不佳的缺点。 2.提出了基于三维均值坐标的图像融合方法,从而将单幅的图像处理扩展到了视频处理领域;同时通过对边界条件进行优化,提高了算法的效率,并改善了现有方法融合之后容易产生的颜色失真等缺点。 3.提出了混合式的融合方法,利用了提取过程的中间结果,改善了融合之后的边界模糊等失真情况。