內(nèi)容敏感的圖像重映射算法研究.pdf

1、圖像與紋理的重映射是指把圖像或紋理從原始矩形區(qū)域映射至指定目標區(qū)域的過程.最常見的重映射就是把圖像縮放到目標尺寸.隨著各種各樣顯示設(shè)備的出現(xiàn)，特別是移動設(shè)備被廣泛地用于獲取、顯示和編輯圖像和視頻等媒體，改變這些媒體的尺寸及縱橫比以便在不同設(shè)備上顯示的需求變得越來越常見.最簡單的重映射算法就是均勻縮放，但是很多情況下均勻縮放會扭曲人臉等重要內(nèi)容，另一方面在手機等小屏幕上變得過小而難于辨認.因此近年來，內(nèi)容敏感的圖像重映射算法取得了廣泛關(guān)注

2、和研究.內(nèi)容敏感是指在重映射過程中保護重要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，同時避免視覺扭曲和失真.
　　 利用內(nèi)容敏感的重映射可以實現(xiàn)各種圖像編輯任務(wù)，例如數(shù)碼照片的美學優(yōu)化.隨著各種數(shù)碼攝影設(shè)備的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，用戶很容易就能拍得大量照片，然而大多數(shù)日常用戶缺乏美學經(jīng)驗，因此如何對這些照片自動進行潤色和改進就成了一個難題.
　　 除了規(guī)則的平面矩形區(qū)域，還可以指定重映射目標區(qū)域為二維流形曲面.常見的紋理映射就是處理如何把圖像貼到三維模型表

3、面上的問題.然而由于曲面的復(fù)雜性，通常紋理映射很難避免紋理發(fā)生扭曲走樣，因此研究者提出了各種在曲面上直接進行紋理合成的技術(shù).
　　 本文圍繞圖像和紋理的重映射問題進行深入研究，取得了以下創(chuàng)新性研究成果：
　　 1.改進了圖像重要度圖的計算和重要區(qū)域檢測算法，新的重要度圖更好地刻畫了圖像中不同區(qū)域的重要程度，更適合于內(nèi)容敏感的圖像應(yīng)用.給出了一種基于線段聚類的快速直線檢測算法，檢測結(jié)果準確度高、速度快、實用性強.改進的重要

4、度圖和主體檢測及新的直線檢測算法使得能更順利地研究內(nèi)容敏感的圖像重映射.
　　 2.提出了一種新的基于二次規(guī)劃的內(nèi)容敏感的圖像縮放技術(shù).該方法使用凸優(yōu)化技術(shù)對底層嵌入四邊形網(wǎng)格進行變形，實現(xiàn)了對目標能量函數(shù)的全局優(yōu)化，從而使縮放過程中的拉伸扭曲失真最小化.通過擴展該方法完全避免了嵌入網(wǎng)格的翻轉(zhuǎn)，并且鼓勵放大重要區(qū)域使得即使圖像縮到很小尺寸也能清晰分辨其主要內(nèi)容，還實現(xiàn)了自動識別并保護圖像中的直線特征，包括四邊形網(wǎng)格線和任意角度直

5、線.
　　 3.將內(nèi)容敏感的圖像縮放技術(shù)應(yīng)用于照片的美學構(gòu)圖優(yōu)化，提出了優(yōu)化美學構(gòu)圖的內(nèi)容敏感圖像重映射問題，并利用搜索優(yōu)化技術(shù)實現(xiàn)了對輸入圖像的構(gòu)圖美學自動最優(yōu)化.一方面，自動檢測出圖像中重要物體和特征結(jié)構(gòu)并用于幾種最基本的構(gòu)圖規(guī)則的定量計算，給出了圖像構(gòu)圖美學的計算評分標準.另一方面，利用裁剪加重映射復(fù)合算子改變圖像中重要物體的尺寸和相對位置，從而改變輸入圖像的構(gòu)圖.利用此自動構(gòu)圖優(yōu)化工具，可以很大程度上提高沒有美學經(jīng)驗的日

6、常用戶的攝影體驗，熟練的攝影師也可以用來加快照片的潤色過程.
　　 4.給出了將一類特殊圖像，即紋理，內(nèi)容敏感地重映射至曲面上的算法.利用紋理的結(jié)構(gòu)重復(fù)特性，采用在流形曲面上直接進行紋理合成來實現(xiàn)紋理的重映射.給出了在曲面上直接進行柵格重采樣的新算法，并利用重采樣算法將紋理優(yōu)化和基于紋理塊采樣的紋理合成技術(shù)推廣到三維曲面上.其中紋理優(yōu)化算法可以生成相當高質(zhì)量的合成結(jié)果，而紋理塊采樣算法更快，經(jīng)過加速后接近實時應(yīng)用，并且合成質(zhì)量也