[发明专利]基于水面成像特征的图像变形装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种基于水面成像特征的图像变形装置及其方法。

背景技术

图像变形技术有两种含义，一种是指在给定的两幅图像（源图像和目标图像）之间，通过利用几何变换将它们的特征融合，并将它们的颜色进行混合插值，从而建立一种连续的形变过程；另一种即是指根据一定的变形函数将源图像映射到目标图像以产生图像的局部变形。

图形变形在图像处理领域中具有非常重要的地位，如在广告、影视、动画、游戏等领域的夸张特效制作以及关键帧之间光滑连续变化处理中，图像变形均起着关键作用。

图像变形方法的研究最早可以追溯到20世纪60年代，实现从一幅数字图像到另一幅的平滑过渡，是交叉分解的过程，这种简单方法生成的图像质量一般，此后又有基于网格、域、点的变形技术。如下所列：

基于网格的图像变形技术：20世纪80年代末，Douglas Smythe在电影willow的制作中提出了网格扭曲的变形方法，图像变形技术的研究取得突破性进展。该方法在源图像和目标图像上分别建立网格，通过拉动调整网格使得与之对应的图像发生变形。由此，用户可以直接控制变形效果，但是，如果变到目标图像可能会非常费事。

基于域的图像变形技术：T.Beier等人提出基于特征的简单办法。该方法在两图像上指定特征点或者特征线，并建立局部坐标系以产生特征的对应，然后插值对应像素的位置和颜色。该方法可使变形流畅，但有时会出现鬼影，且由于采用全局的方法，计算量较大。

基于点的图像变形技术：Rupercht等提出基于散乱点插值的图像变形法，该方法在两图像上指定一定数量的初始对应点，然后用径向基函数插值这些点，从而得到图像上其余点的对应点，但是这种方法的计算量也较大。

综上所述，现有图像变形方法主要包括：

1、先在源图像与目标图像上标注网格或者特征线、特征点等特征；

2、移动网格、特征点、特征线等特征的位置；

3、根据特征的位置，按照一定插值算法，计算得到变形图像。

目前针对图像变形的研究主要集中在针对不同特征变形的插值算法的研究上。

可知，现有的图像变形技术几乎都摆脱不了变形特征的控制，即在变形前需要先标注特征，然后再通过改变特征位置而驱动图像变形，且变形效果只能在一组图像内使用，无法将其变形过程直接加到另外的图像上，所以增加了操作的复杂性。

发明内容

本发明提供了一种基于水面成像特征的图像变形装置及其方法，旨在解决现有的图像变形技术存在的问题：在变形前需要先标注特征，然后再通过改变特征位置而驱动图像变形，且变形效果只能在一组图像内使用，无法将其变形过程直接加到另外的图像上，导致操作复杂。

本发明提供的技术方案为：一种基于水面成像特性的图像变形装置，包括：初始模块、拉伸模块、获取模块、调整模块、变形模块、显示模块以及判断模块。其中，初始模块用于创建初始模拟平面镜；拉伸模块用于对所述平面镜进行拉伸变形，形成曲面镜；获取模块用于获取输入图像；调整模块用于调整所述输入图像的参数与观察点的位置；变形模块用于通过所述曲面镜按镜面成像规律对所述输入图像进行变形，以得到变形图像，即为所述曲面镜中所显示的曲面图像在X0Y平面的平行投影；显示模块用于调节所述变形图像的大小并显示；判断模块用于根据用户输入的指令判断所述变形图像是否为用户所需的结果；输出模块用于在所述变形图像为用户所需的结果时输出所述变形图像。

本发明的另一技术方案为：一种基于水面成像特性的图像变形方法，包括：

步骤S1：创建初始模拟平面镜；

步骤S2：对所述平面镜进行拉伸变形，形成曲面镜；

步骤S3：获取输入图像；

步骤S4：调整所述输入图像的参数与观察点的位置；

步骤S5：通过所述曲面镜按镜面成像规律对所述输入图像进行变形，以得到变形图像Iout(x，y)，即为所述曲面镜中所显示的曲面图像在X0Y平面的平行投影；

步骤S6：调节所述变形图像的大小并显示；

步骤S7：根据用户输入的指令判断所述变形图像是否为用户所需的结果；

若是，则在步骤S8：输出所述变形图像。

本发明的技术方案具有如下优点或有益效果：本发明中的基于水面成像特征的图像变形装置及其方法通过创建初始模拟平面镜并对平面镜进行变形得到曲面镜，然后利用曲面镜成型规律对图像进行变形得到变形图像，有效的降低了变形操作的复杂性，且实现了同种效果在不同图像上的简单再现。

图说明