论文部分内容阅读
自然图像抠图是指将感兴趣的图像从一幅图像中分离出来的技术,合成是指将感兴趣的图像合成到指定的背景图像中的技术。抠图与合成不是对图片进行简单的复制和粘贴操作,而是需要借助大量的人工交互对图片细节(如发丝)进行处理,这对专业化要求很高,因此成为人们参与图片制作的瓶颈。半自动化的抠图算法能减小人工交互量,但是其效果不理想,运行时间比较长。目前虽然存在一些抠图系统,但是其需要大量的人工交互,而且合成图片过程繁琐,无法满足人们对图像合成的需求。因此,设计一个大众化的交互式抠图系统有着重要的现实意义。本文对抠图与合成算法进行研究,在全局抠图算法的基础上进行改进,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的全局抠图算法。在减小交互量的情况下,不仅抠图效果好,而且运算速度也得到了提高。将改进的抠图算法与泊松方程结合,提出运用多分辨率模型对合成图像进行后处理,得到一幅高质量的合成图。最后,在Matlab平台上,本文用GUI设计了一个简易抠图系统,方便人们参与到自己动手合成图片的乐趣中。本文主要针对以下方面进行了研究：1.重点研究了全局抠图算法,提出基于粒子群优化的全局抠图方法。全局方法将PatchMatch(块匹配)思想引入到抠图方法中,先把样本点构造成个前景背景(FB)搜索空间,再计算所有样本对的代价值形成代价图；然后,在FB空间中随机初始化一个点,计算代价函数并不断迭代直到在代价图中找到代价最小的样本点。而改进算法是在FB搜索空间中放入N个随机样本点,根据位置和速度迭代公式找到适应值最小的样本点,不需要计算所有样本对的代价值,缩小了运行时间。当人工交互减少时,由于粒子群优化算法能维持信息多样化,因此依然保持了良好的抠图结果。2.结合基于粒子群优化的全局抠图算法和泊松方程,提出基于多分辨率的合成图后处理方法,得到满意的图像合成结果。泊松方程的实质是通过各向同性热扩散运动,将整个抠像区域联结为一个整体,产生浑然一体感觉。本文先用改进的全局抠图算法得到精确的透明度图,再结合泊松方程,合成满意的图像。3.在Matlab平台上,用GUI设计一个大众化的简易抠图系统,包括抠图功能和图像合成功能。抠图功能嵌入的算法有全局抠图算法、基于PSO的全局抠图算法,测地距离算法等。合成功能采样的是PSO全局抠图算法与泊松方程相结合的方法。