專利名稱：一種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，具體是ー種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法。
背景技術(shù)：
前景提取是計(jì)算機(jī)圖像處理中非常重要的ー個(gè)操作，目的是將圖像中人類感興趣的區(qū)域從復(fù)雜的背景中提取出來(lái)，以便進(jìn)行后續(xù)的更換背景、改變透視效果、圖片拼貼等操作。但是要確定ー個(gè)像素是否屬于前景其實(shí)是ー個(gè)病態(tài)問題，通常難以從原圖像中直接得到準(zhǔn)確解，所以前景提取方法一般都需要一定的用戶交互。對(duì)于自然圖片的前景提取，我們?cè)O(shè)輸入的圖片為I，一般情況下我們認(rèn)為I由兩個(gè)部分組成。ー個(gè)部分是前景F，另ー個(gè)部分是背景B。對(duì)于第i個(gè)像素的顏色值
h我們可以將其表示為該像素的前景P和背景馬的線性組合
Zi = ^i+￠1-^)4-(I)
其中A表示第i個(gè)像素中前景的不透明度。假設(shè)共有N個(gè)像素的話，一共有N個(gè)方程，
3N個(gè)未知數(shù)。顯然，這是ー個(gè)病態(tài)問題，不存在一個(gè)確定解，通常難以從原圖像中直接得到準(zhǔn)確解，所以前景提取方法一般都需要一定得用戶交互。Trimap是前景提取問題中常見的用戶交互形式之一，所謂Trimap就是將圖像中的像素劃分為三部分確定的前景、確定的背景和未知區(qū)域。通過(guò)Trimap我們可以將(I)所代表的病態(tài)問題轉(zhuǎn)化為求解一個(gè)帶約束的最優(yōu)化過(guò)程。但基于Trimap的前景提取方法的ー個(gè)缺點(diǎn)就是需要用戶具有一定的經(jīng)驗(yàn)，才能通過(guò)正確的交互得到比較好的前景提取結(jié)果，另外也比較難以處理具有很多洞的前景物體。前景提取的研究已經(jīng)進(jìn)行了十多年，在這個(gè)領(lǐng)域先后提出過(guò)Blue ScreenMatting、Bayesian Matting、Robust Matting、Soft Scissors 等具有代表性的技術(shù)和方法。Robust Matting由Wang Jue和Michael F. Cohen在2007年提出，相對(duì)于之前的方法在效果和效率兩方面都有很大的提高。在此方法中，對(duì)于每ー個(gè)未知像素，利用臨近已知像素中的前景顔色信息和背景顔色信息來(lái)作為自己的前景顔色和背景顔色的估計(jì)，這樣在方
程(I)中ミ和馬就變成了已知量，從而可以求得q。事實(shí)上，ー個(gè)未知像素臨近的已知像素是很多的，為此Robust Matting規(guī)定了ー套如何從臨近已知像素中選擇前景顏色信息和背景顏色信息的標(biāo)準(zhǔn)，以便得到更加準(zhǔn)確的巧。Soft Scissors是Robust Matting的作者提出的一種改進(jìn)方法,解決了如何標(biāo)記Trimap的問題，這種方法在實(shí)時(shí)性和可交互性上都有很大突破。在此方法中，用戶使用鼠標(biāo)沿著物體邊沿順時(shí)針勾勒出物體輪廓，要求鼠標(biāo)筆觸覆蓋的區(qū)域必須涵蓋前景和背景融合在一起的區(qū)域。換言之方法會(huì)將鼠標(biāo)筆觸覆蓋的區(qū)域作為未知區(qū)域，筆觸方向左邊的區(qū)域會(huì)被劃分為前景，右邊的區(qū)域會(huì)被劃分為背景，在此基礎(chǔ)上再運(yùn)用Robust Matting計(jì)算筆
觸覆蓋區(qū)域中未知像素的A值。這樣，用戶在勾勒輪廓的同時(shí)就能得到未知區(qū)域的不透明度，從而達(dá)到了實(shí)時(shí)性的要求，能夠運(yùn)用到諸如Photoshop之類的商業(yè)軟件中。但這種方法存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是要求交互過(guò)程的相當(dāng)精確。A Closed Form Solution to Natural Image Matting 由 Anat Levin等人在2OO8年提出，這種方法的特點(diǎn)是交互的過(guò)程比較簡(jiǎn)單，只要通過(guò)簡(jiǎn)單地在畫面上指出部分前景和背景區(qū)域，就能得到比較好的前景提取效果。換言之，這種方法并不需要完整的Trimap信息，而是通過(guò)全局地進(jìn)行評(píng)價(jià)函數(shù)的最優(yōu)化來(lái)得到前景提取的結(jié)果。但這樣帶來(lái)的ー個(gè)弊端就是時(shí)間花費(fèi)很大，圖像中有很多我們并不關(guān)心的區(qū)域都納入了計(jì)算范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，能夠用比較簡(jiǎn)明的交互得到比較好的結(jié)果，同時(shí)也能將時(shí)間復(fù)雜度控制在ー個(gè)合理范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，其包括以下步驟
步驟1，輸入圖片，設(shè)輸入的該圖片為I，I包括前景F和背景B，對(duì)于第i個(gè)像素的顔色
值4，將其表示為該像素的前景$和背景馬的線性組合
權(quán)利要求
1.一種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1，輸入圖片，設(shè)輸入的該圖片為I，I包括前景F和背景B，對(duì)于第i個(gè)像素的顏色值Zi，將其表示為該像素的前學(xué)F和背景馬的線性組合
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，其特征在于步驟.3)的小窗口采用3X3格式，從而保證小窗口邊沿部分是重疊的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于用戶交互Trimap的前景提取方法，首先輸入圖片，建立彩色線性模型，把一個(gè)小窗口內(nèi)像素的顏色值近似看作是線性排列的，之后得出評(píng)價(jià)函數(shù)，采用改進(jìn)的用戶交互方式來(lái)提供Trimap，之后只在前景和背景融合在一起的區(qū)域解最優(yōu)化問題。本發(fā)明通過(guò)引入簡(jiǎn)單的Trimap，通過(guò)一定的用戶交互輸入，將病態(tài)問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)帶約束的最優(yōu)化問題，在原有的方法的基礎(chǔ)上大大提高了計(jì)算效率，增加的用戶交互并不多，同時(shí)還保持了用戶交互的直觀性和方便性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，比起已有的方法實(shí)現(xiàn)，發(fā)明的方法可以有2~10倍不等的加速效果。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102622754SQ201210048599
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者何滔, 歐陽(yáng)俊濤, 沈啟群, 蔣子文 申請(qǐng)人:無(wú)錫宜華智能科技有限公司