[发明专利]非均匀纹理迁移方法及装置

说明书

非均匀纹理迁移方法及装置，提高纹理迁移的合成质量，尤其是纹理的颜色丰富程度以及分布特性与样本纹理保持一致；处理更为复杂的纹理图像，使得纹理迁移适应性更加广泛，使用户更加直观控制合成过程，实现自由地控制纹理迁移的结果。通过输入样本及一组语义标注图，经过以下步骤生成目标纹理图：(1)纹理结构提取:通过用户监督的方式提取纹理特征，从输入纹理样本中提取颜色和分布特征；(2)多尺度迭代纹理合成:将纹理的颜色和分布特征集成到基于优化的纹理合成方法中，基于优化的纹理合成方法利用这些特征来约束纹理迁移目标函数，目标函数通过迭代搜索相似图像块，利用投票步骤合成纹理，最终生成满足用户需求的高质量非均匀纹理。

技术领域

本发明涉及计算机图形学和计算机图像处理的技术领域，尤其涉及一种非均匀纹理迁移方法，以及非均匀纹理迁移装置。

背景技术

近年来，纹理迁移已广泛应用于各类图像编辑场景中，包括图像重建、图像修复、图像压缩、视频合成以及图像和视频的风格化等应用场景。虽然纹理图像可以通过很多方法获取，如手工绘图或摄影。但涉及到生产环节则需要使用相同的大量纹理。目前，基于样图的纹理迁移仍然是最流行的方法之一，因为这类方法能处理多种类型的纹理，并且简单易用，用户只需要提供一个样本即可生成高质量的纹理结果。合成的结果可以是任意大小且不会包含过多的重复或不自然的痕迹，用户可以简单的复制出需要的大面积纹理。

虽然基于样图的纹理迁移方法上出现了很多的进展，但这些方法本质上都是假设输入样本纹理是是均匀、重复的，如人造建筑，地板，印花布料的纹理等，所以目前的算法可以较好的处理一些重复且规则纹理。然而，现实生活中的纹理丰富多彩，变化诸多。一方面，存在着很多变化复杂的自然纹理，内部可以是多种不同材质组成，或者是大量人工制作的纹理，包括带有笔触细节，如水彩、油画的纹理，这些纹理包含一些空域变化，例如纹理在颜色、亮度、模式、大小和方向上在纹理空域范围内都有变化；另一方面，存在着按照对称、旋转、平移或者方向分布的纹理，这类纹理存在明显的空间分布规律，但也不满足均匀、重复的特性，所以将上述二者统称为非均匀纹理。

对于上述两类纹理，目前的纹理迁移技术效果较差，常常会出现细节不自然、断裂及重复过多等缺点。找到一种根据纹理类型自适应的纹理迁移方法显得非常重要，将会大大拓展了纹理迁移技术的拓展性，更好的为实际生产服务。同时，仅靠单一的样本不能达到高质量的合成效果。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种非均匀纹理迁移方法，其针对上述两类非均匀纹理，一方面提高纹理迁移的合成质量，尤其是纹理的颜色丰富程度以及分布特性与样本纹理保持一致；另一方面，一定的交互性能够处理更为复杂的纹理图像，如包含高层语义信息的纹理图像，这样使得纹理迁移适应性更加广泛，通过监督式的方式，使用户更加直观控制合成过程，实现自由地控制纹理迁移的结果。

本发明的技术方案是：这种非均匀纹理迁移方法，通过输入样本及一组语义标注图，经过以下步骤生成目标纹理图：

(1)纹理结构提取:通过用户监督的方式提取纹理特征，从输入纹理样本中提取颜色和分布特征；

(2)多尺度迭代纹理合成:将纹理的颜色和分布特征集成到基于优化的纹理合成方法中，基于优化的纹理合成方法利用这些特征来约束纹理迁移目标函数，目标函数通过迭代搜索相似图像块，利用投票步骤合成纹理，最终生成满足用户需求的高质量非均匀纹理。