圖像—視頻摳像技術(shù)的研究.pdf

1、隨著數(shù)字獲取技術(shù)的發(fā)展，家用數(shù)字產(chǎn)品的普及，數(shù)字傳媒業(yè)的興起，影視業(yè)的火爆，虛擬、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，……，圖形學(xué)與人們?nèi)粘Ｉ畹穆?lián)系是越來越緊密、越來越密切。圖形學(xué)的根本任務(wù)是真實(shí)地表示客觀世界，表現(xiàn)真實(shí)、操作方便、響應(yīng)快捷是表示的基本要求。但真實(shí)地表示復(fù)雜物體，例如毛發(fā)、陰影、樹木等，目前還是圖形學(xué)的研究難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。數(shù)字摳像技術(shù)用于抽取圖像、視頻的感興趣物體，并將抽取物體合成到新場景，這種基于圖像的 2D 操作方式

2、一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜幾何物體的表示和操作，本文主要研究復(fù)雜物體的數(shù)字摳像技術(shù)及關(guān)鍵問題。 本文研究了提示驅(qū)動的圖像摳像、基于視頻時空體的視頻摳像、單張室外圖像的陰影摳像和光照一致圖像合成四個問題。 圖像摳像包括軟摳像和硬摳像。由于受交互中離群數(shù)據(jù)的影響，基于GraPh Cuts的摳像方法需要對摳像結(jié)果進(jìn)行多次補(bǔ)充修改。提出了一種提示驅(qū)動的硬摳像方法，利用圖像保持空間局部性轉(zhuǎn)換后的次小拉普拉斯特征向量將圖像劃分為連通區(qū)

3、域和孤立區(qū)域，用來輔助用戶交互，避免了用戶交互的盲目性，能夠一次完成摳像。泊松摳像方法假定前景、背景亮度光滑變化，把梯度作為摳像保持特征，易產(chǎn)生模糊細(xì)節(jié)，需多次局部操作細(xì)化摳像。本文改進(jìn)了泊松摳像方法，將張量作為保持特征，能夠摳取細(xì)節(jié)保持的較高質(zhì)量摳像。 視頻時空體同時表現(xiàn)視頻的時間特性和空間特性，可用來輔助視頻摳像。巨量的圖節(jié)點(diǎn)數(shù)限制了基于Graph Cuts的視頻摳像方法所能處理的視頻長度?；谝曨l時空體，提出了摳取剛性物體

4、的層次式3D Graph Cut算法，能夠以筆劃交互快速地完成摳像。該算法先在低分辨率視頻完成初始摳取，然后逐級投影到高分辨率視頻，減少了所處理的圖節(jié)點(diǎn)數(shù)目，提高了摳像效率。逐幀摳像方式很難產(chǎn)生時空一致的視頻摳像，提出了基于視頻時空體的泊松視頻摳像方法，將摳像操作作為一個整體進(jìn)行處理；跟蹤關(guān)鍵幀掩碼生成掩碼圖像序列；用雙共軛梯度法求解含有千萬個未知數(shù)的線性方程組，能夠產(chǎn)生時空一致的視頻摳像。 從單張室外無定標(biāo)圖像中摳取復(fù)雜物體的

5、陰影屬于欠約束問題，它包括三個子問題：陰影區(qū)判斷、陰影抽取和陰影區(qū)紋理恢復(fù)。本文提出了基于物理光照模型的陰影抽取方法，以近似方式計算照片的光照環(huán)境、漫射系數(shù)和太陽光遮擋系數(shù)。根據(jù)室外陰影的特點(diǎn)光順陰影摳像，從而能抽取出真實(shí)的陰影。相比于已有的陰影抽取方法，本文的方法能很好地處理軟影區(qū)，且陰影去除區(qū)域能無縫地融合到圖像中。 合成不同光照環(huán)境中獲取的圖像會產(chǎn)生不真實(shí)的效果。為了將摳像無縫地合成到其它背景圖像，提出了一種保持視覺突出性