基于模擬退火算法的Wang-Tile紋理合成優(yōu)化技術(shù).pdf

1、紋理合成是當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理等多個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前紋理合成主要有過程紋理合成和基于樣圖的紋理合成，其中基于樣圖的紋理合成技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展起來的一種新的紋理拼接技術(shù)。
　　 Cohen等人于2003年提出了一種Wang-Tile紋理合成算法。該算法引入了計(jì)算理論中的“Wang Tile”理論，由于其是利用合成的一組Wang Tile來進(jìn)行一系列簡單的拼接，從而產(chǎn)生了非周期性紋理。首先從輸入紋理中任意

2、選擇多塊菱形樣本紋理，并賦予不同顏色，按照一定的規(guī)則對樣本紋理進(jìn)行排列，采用Quilting方法對重疊區(qū)域進(jìn)行合成，并剪切合成后的中心矩形部分得到Tile集，最后根據(jù)Tile塊的邊緣顏色匹配進(jìn)行紋理拼貼。因此，Tile集的質(zhì)量直接決定了最終生成的合成紋理的質(zhì)量，而要保證Tile集的質(zhì)量，要求所選擇的樣本紋理在合成時(shí)的綜合誤差路徑值滿足一定的閾值，但是這個(gè)閾值是很難確定的，使得算法效率不高。另外即使綜合誤差路徑值很小，也不能保證所選擇的樣

3、本紋理是全局最優(yōu)的，使得算法在合成某些具有精細(xì)紋理特征和鮮明顏色對比的紋理時(shí)會產(chǎn)生明顯的菱形接縫。如何避免或減少Wang-Tile方法中菱形接縫一直是人們在不斷研究的問題，這對提高紋理合成的質(zhì)量具有重要意義。
　　 本文提出了一種基于模擬退火的Wang-Tile紋理合成算法，本算法結(jié)合模擬退火算法和小波變換技術(shù)從效率和效果兩個(gè)方面對Wang-Tile紋理合成算法進(jìn)行了改進(jìn)。首先利用模擬退火算法收斂于全局最優(yōu)解的特點(diǎn)，在選擇生成T

4、ile集的樣本時(shí)進(jìn)行優(yōu)化選擇，得到近似最優(yōu)的Tile集，也就是可以得到最佳合成效果的Tile集合，解決了Wang-Tile算法出現(xiàn)的菱形接縫的問題，實(shí)驗(yàn)證明可以得到很好的合成效果。其次，為了提高算法的效率，本算法在樣本集的選擇之前首先對初始樣本進(jìn)行二維小波分解，只在分解后的低頻部分進(jìn)行最佳匹配塊的搜索，樣本圖像在分解后的只有原來1/4大小，也就是實(shí)現(xiàn)了紋理的壓縮。因此，在選擇匹配塊時(shí)可以大大減少搜索時(shí)間，從而提高了算法效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明