[发明专利]一种数字图像掩模的快速填充方法

说明书

本发明公开了一种数字图像掩模的快速填充方法，针对现有掩模填充方法对边缘区域填充效果不佳、不能一次性填充所有掩模区域且计算速度慢的问题，提供一种快速掩模填充方法，可利用无效像素周围有效像素的加权和实现对掩模的快速填充。其有益效果在于：可以将权值计算和填充计算分离，只要掩模不变就无需重新计算权值；可以一次性填充所有掩模区域，不用区分边缘区域和连通区域；无需解方程，且无效像素的数量对计算量影响不大，计算速度快。

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种数字图像掩模的快速填充方法。

背景技术

在数字图像处理中，许多情况下都需要将图像中的某些区域设置为无效区域，进而在后续处理过程中不处理这些无效区域。这时就会使用图像的“掩模”，即一幅与图像大小一样的二值图，其0值域则表示这些无效区域。比如图像中有几个物体，但只有一个物体需要进行后续处理，而图像又不能任意裁剪，就需要用掩模将其它物体去除。

然而，掩模的使用又使后续处理变得困难，比如滤波时如何处理掩模边界，就是一个比掩模本身更加复杂的问题。为了便于掩模的后续处理，我们常常需要对掩模进行填充，就是用掩模周围的像素将掩模内的无效像素填充为有一定意义的有效值。目前最常用的掩模填充方法是拉普拉斯法，即用掩模区域的包络像素求解拉普拉斯方程来估计掩模内的像素值。但是，拉普拉斯法存在几个缺点：

1)不能填充边缘掩模区域。当掩模区域位于边缘时，拉普拉斯法仍然需要将最边缘的像素作为包络才能求解。如果边缘是无效像素时就会将这些无效值代入方程中，导致填充效果不理想。

2)每次求解方程只能有效填充一个连通区域。如果图像中有多个无效区域，则需要分别求解每个连通区域，计算量成倍增加。

3)方程数量与无效像素数正相关，计算速度较慢。如果掩模中无效像素较多，则解方程时的求逆过程计算量会急剧增加，严重降低速度。

4)每次图像变化都需要重新求解拉普拉斯方程。在处理实时图像序列时，每帧图像都需要重新解方程，执行效率较低，不便于实时应用。

因此，亟待一种能实现任意掩模填充且计算速度快的掩模填充方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对现有掩模填充方法对边缘区域填充效果不佳、不能一次性填充所有掩模区域且计算速度慢的问题，提供一种快速掩模填充方法，可以将权值计算和填充计算分离，并用较小的计算代价一次性填充所有掩模区域。

本发明采用的技术方案为：一种数字图像掩模的快速填充方法，利用无效像素周围有效像素的加权和实现对掩模的快速填充，并且将权值计算和填充计算分离，在掩模不变时无需重复计算权值。由于某些无效像素周围不存在任何有效像素(如两条无效直线交汇处)，因此将掩模的填充分为两个阶段：首先填充周围存在有效像素的无效像素，首次填充后剩余无效像素的周围则必然存在有效像素，因此只需再次进行填充，即可将整个掩模填充完毕。具体实现步骤为：

步骤(1)、建立一个“无效像素索引表”和“邻近有效像素索引表”，并搜索掩模中的无效像素及其周围距离最近的有效像素，如果无效像素周围存在任一有效像素，则将该无效像素加入上述无效像素索引表，并将其周围有效像素的索引添加到上述邻近有效像素索引表中；

步骤(2)、根据上述邻近有效像素索引表中有效像素和无效像素之间的距离，计算各个有效像素的权值，得到一个“邻近有效像素权值表”；

步骤(3)、将掩模中已添加到上述无效像素索引表的位置全部变为有效像素，得到首次填充掩模，如果该掩模中仍然存在无效像素，则重复步骤(1)和步骤(2)，得到第二个“无效像素索引表”、“邻近有效像素索引表”和“邻近有效像素权值表”；

步骤(4)、利用上述两个“无效像素索引表”、“邻近有效像素索引表”和“邻近有效像素权值表”，对需要填充的图像进行填充；