[发明专利]基于三角网格变形的内容保持的几何边界图像映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三角网格变形的内容保持的几何边界图像映射方法。

背景技术

图像编辑一直是图像处理中的基本问题。将图像映射到任意几何边界上去是一种基本的图像编辑问题，任意几何边界的图像映射广泛应用于艺术设计系统中，同时是三维造型系统中复杂边界纹理映射的有效工具。

内容保持的图像编辑问题的关键在于操纵图像以达到编辑目的的同时，同时尽可能地保持住图像中的特征物，作为补偿，允许其他图像区域发生更多的变形或扭曲。

散乱点插值方法(Scattered Data Interpolation)一直是过去图像编辑问题的热门方法。此类方法通过选取若干锚点，以及设定控制顶点的目标坐标来操纵图像变形，目标图像由选取的全局函数插值得到。Ruprecht等^[1]使用径向基函数以及局部有界的径向基函数作为插值函数；Arad等^[2]使用高次基函数作为插值函数。由于散乱点插值方法多使用基于像素点的显式计算方法，所以运行效率较高，但是应用局限于图像局部变形操作，且此类方法并不考虑特征物的保护。

Seam Carving方法由Avidan等^[3]于2007年提出，Seam为一条从图像边界一端到另一端的当前显著度最低的八联通折线，通过迭代地去除Seam，以达到将图像调整到目标尺寸并且保护图像特征物的目的。Rubinstein等^[4]随后使用前向能量改进了Seam的选取方法，使得目标图像在调整尺寸后有更好的连续性。Rubinstein等^[5]进而提出同时使用不同的尺寸调整方法处理图像适应问题，以减少原始图像与目标图像的差异性。Seam Carving方法适用于特征物不突出或多个特征物的图像，其结果非常依赖于Seam选取的可靠性，容易丢失特征物。

网格变形方法(Mesh Deformation)使用四边形网格或三角网格表述图片，在图像编辑中被广泛采用。Lee等^[6]尝试采用双变量三次样条以控制网格变形得到C²连续的图像变形结果；Beier等^[7]允许用户使用直线交互变形目标；Igarashi等^[8]提出使用三角网格表述图像的特征物，在变形过程中代表特征物的三角形尽可能的只允许发生刚性变换；类似地，Schaefer等^[9]采用移动最小二乘法来控制表述图像的正方形网格的变形。Karni等^[10]定义变形能量以控制图像变形和图像适应，使用局部/全局的方法求解能量极小问题。Gal等^[11]提出一种保持特征物的图像任意几何边界适应方法。Jin等[12]提出了以非均匀缩放控制三角形网格变形处理图像适应问题，并且解决了目标图像重叠的问题。使用网格来操纵图像变形和图像适应，有着高效，易于操作的优点，然而现有方法很少考虑网格变形的连续性，会产生一些目标图像的明显不连续的人工痕迹。并且相当部分的网格变形方法存在着鲁棒性的问题。

现有的图像编辑方法都不适用于内容保持的几何边界图像映射问题，而普通的几何边界图像映射方法通常又不能够很好地保持图像的重要内容，所以需要有效的内容保持的几何边界图像映射方法。

参考文献

[1]Ruprecht D，Müller H.Image warping with scattered data interpolation.IEEE Computer Graphics and Applications，1995，15(2)：37-43.

[2]Arad N，Reisfeld D.Image warping using few anchor points and radial functions.Computer Graphics Forum，1995，14(1)：35-46.

[3]Avidan S，Shamir A.Seam carving for content-aware image resizing.ACM Trans.On Graphics (Proc.SIGGRAPH)，2007，26(3)：267-276.

[4]Rubinstein M，Shamir A，Avidan S.Improved seam carving for video retargeting.ACM Trans.On Graphics(Proc.SIGGRAPH)，2008，27(3)：1-9.