本發(fā)明屬于圖像處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的摳圖方法。
背景技術(shù)：
：alpha摳圖使用三種方法計(jì)算alpha圖，一種為采樣方法，一種為傳播方法，一種為傳播和采樣結(jié)合的方法；在采樣方法中，每一個(gè)像素，對(duì)應(yīng)于一個(gè)前景和背景對(duì)，采樣方法的關(guān)鍵在于求取出最佳的前景和背景對(duì)，以降低采樣風(fēng)險(xiǎn)。在傳播模型中，目前大多數(shù)方法使用矩陣的形式表示鄰近像素間的線性關(guān)系，而摳圖問題最終轉(zhuǎn)化為線性方程的求解問題。alpha摳圖需要對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)記，確定圖像的前景區(qū)域、背景區(qū)域、未知區(qū)域，簡(jiǎn)稱三分圖。但如何對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)記，目前少有方法涉及，一般用戶根據(jù)當(dāng)前摳圖的結(jié)果對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)記，但這種方法效率較低，隨意性較強(qiáng)，特別是對(duì)復(fù)雜背景的圖像，往往需要大量的交互才可以得到較好的三分圖。綜上所述，目前對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)記方法存在效率較低的問題。傳統(tǒng)的三分圖制作通過摳圖結(jié)果進(jìn)行比對(duì)進(jìn)行，用戶在摳圖不準(zhǔn)確的位置進(jìn)行人工標(biāo)記，從而得到摳圖結(jié)果。這種基于摳圖結(jié)果的標(biāo)記方法隨意性較強(qiáng)，精度上有欠缺。對(duì)于復(fù)雜的圖片，由于摳圖結(jié)果并不能給出不同區(qū)域的重要性信息，所以根據(jù)摳圖結(jié)果制作三分圖，再反復(fù)糾正三分圖，往往需要重復(fù)多次才能得出理想的結(jié)果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的摳圖方法，旨在解決傳統(tǒng)的三分圖制作通過摳圖結(jié)果進(jìn)行比對(duì)時(shí)，精度上有欠缺；對(duì)于復(fù)雜的圖片，需要重復(fù)多次才能得的結(jié)果；而且對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)記方法也存在效率較低的問題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的摳圖方法，所述基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的摳圖方法的公式表示如下：等式左邊代表像素xk對(duì)應(yīng)的信息量，越大的值表示越值得進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)和標(biāo)記；公式右邊由二部分組成，Rsampling表示對(duì)xk進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后在采樣上風(fēng)險(xiǎn)值的變化，Rexp表示對(duì)xk進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后，傳播方法對(duì)摳圖效果的改變量；將二者結(jié)合起來，最終表示對(duì)xk進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后,對(duì)摳圖效果的影響，影響力越大，說明xk越值得主動(dòng)學(xué)習(xí)，需要標(biāo)記；λ1、λ2代表實(shí)數(shù)參數(shù)，通過將二者以不同權(quán)值相加，最終將采樣方法和傳播方法結(jié)合起來。進(jìn)一步，所述采樣方法在未知區(qū)域中尋找像素，當(dāng)像素被標(biāo)記后，提高整個(gè)圖像未知區(qū)域像素的信任度；下式表示在對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)并標(biāo)記了yi后，像素xk所對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值的差距：用下式表示對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)以后風(fēng)險(xiǎn)值的差距：下式表示對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后，整個(gè)圖像上所有像素風(fēng)險(xiǎn)值的差距之和：值越大像素xi的標(biāo)記越減少圖像采樣風(fēng)險(xiǎn)，提高信任度。進(jìn)一步，所述對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)的方法包括：(1)計(jì)算每個(gè)未知區(qū)域像素對(duì)應(yīng)的采樣的風(fēng)險(xiǎn)值；(2)For(未知區(qū)域的每一個(gè)像素xi)；(3){For(未知區(qū)域的任意像素xk)；(4)假定xi為xk對(duì)應(yīng)的前景采樣；(5)在背景區(qū)域中找到最優(yōu)的背景采樣，并計(jì)算像素xk對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值在采樣xi后的變化量}；(6)For(未知區(qū)域的任意像素xk)；(7){假定xi為xk對(duì)應(yīng)的背景采樣；(8)在前景區(qū)域中找到最優(yōu)的前景采樣，并計(jì)算像素xk對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值在采樣xi后的變化量}；(9)計(jì)算所有像素在采樣xi對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值的變化量之和。進(jìn)一步，所述基于傳播的主動(dòng)學(xué)習(xí)的摳圖方法的線性方程為：對(duì)某個(gè)像素xk進(jìn)行標(biāo)記為yk后，方程的解為：于是將求解的變化表示為下式：其中分子表示的是矩陣求逆后對(duì)應(yīng)的第k列向量，分母表示的是矩陣求逆后對(duì)應(yīng)的對(duì)角陣的第k個(gè)元素。本發(fā)明提供的基于主動(dòng)學(xué)習(xí)的摳圖方法，采樣方法對(duì)應(yīng)于某個(gè)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)，風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)值越低的前景背景對(duì)有越高的信任度，主動(dòng)學(xué)習(xí)在未知區(qū)域中尋找像素，對(duì)像素標(biāo)記，提高了整個(gè)圖像未知區(qū)域像素的信任度；在傳播模型中，不同于目前大多數(shù)方法，解決了線性傳播模型進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)的問題，用主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式尋找最需要進(jìn)行標(biāo)記的區(qū)域，對(duì)能引起求解值產(chǎn)生較大變化的像素，進(jìn)行標(biāo)記。本發(fā)明將采樣方法和傳播方法結(jié)合起來，信息量越大的像素越值得標(biāo)記；不同于以往方法；通過主動(dòng)學(xué)習(xí)，尋找更為有效的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，從而降低了交互的工作量，并提高摳圖的準(zhǔn)確性，從測(cè)試集的結(jié)果來看，可以以較少的交互實(shí)現(xiàn)較高的準(zhǔn)確性。本發(fā)明對(duì)同樣的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)分別使用主動(dòng)學(xué)習(xí)方法和手工方法進(jìn)行標(biāo)記，得出誤差結(jié)果，下表是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比：表1使用主動(dòng)學(xué)習(xí)方法對(duì)數(shù)據(jù)集測(cè)試得到的誤差TrollDollDonkeyElephantPlantPineapplePlasticbagNet118.879.469.3109.489.395.8140.5124.731.335.517.925.929.23479.838.430.510.31415.516.516.625.231.4表2使用手工方法對(duì)數(shù)據(jù)集測(cè)式得到的誤差本發(fā)明使用了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集的8張標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行測(cè)試，分別使用主動(dòng)學(xué)習(xí)的方法及手工方法對(duì)圖片進(jìn)行標(biāo)記，并測(cè)試摳圖結(jié)果的準(zhǔn)確性，表1使用主動(dòng)學(xué)習(xí)方法，表2使用手工方法。一共使用三次交互，表中記錄針對(duì)不同圖片在交互后的平均誤差率。從表中可以看到，表1的各項(xiàng)數(shù)據(jù)上強(qiáng)于表2，在同樣交互的情況下，有著更小的誤差，這說明在同樣的交互次數(shù)下我們的方法比手工標(biāo)記方法更為有效，得到的摳圖結(jié)果更為準(zhǔn)確。這說明，由于我們的方法結(jié)合了傳播方法和采樣方法的優(yōu)點(diǎn)，從而可以利用采樣信息和傳播信息更為有效的標(biāo)記三分圖，從而得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。圖1則給出了以上表格數(shù)據(jù)的圖表表示，圖1對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集上的8張標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果，虛線為手工結(jié)果，實(shí)線為主動(dòng)學(xué)習(xí)方法測(cè)試結(jié)果，結(jié)果顯示，在大多數(shù)情況下，主動(dòng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)下的標(biāo)記，在摳圖結(jié)果上有更小的誤差。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的8張標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果示意圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的實(shí)施例在采樣方法中，每一個(gè)像素，對(duì)應(yīng)于一個(gè)前景和背景對(duì)，采樣方法的關(guān)鍵在于求取出最佳的前景和背景對(duì)；在具體方法中，采樣方法對(duì)應(yīng)于某個(gè)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)，風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)值越低的前景背景對(duì)有越高的信任度，具有最高信任度的前景和背景對(duì)稱之為最佳配對(duì)；因此主動(dòng)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在未知區(qū)域中尋找一些像素，當(dāng)這些像素被標(biāo)記后，可以有效的提高整個(gè)圖像未知區(qū)域像素的信任度。下式表示在對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)并標(biāo)記了yi后，像素xk所對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值的差距：考慮到摳圖中，yi對(duì)應(yīng)于二個(gè)不同的值：前景、背景；本發(fā)明將其相加，并用下式表示對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)以后風(fēng)險(xiǎn)值的差距：下式則表示對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后，整個(gè)圖像上所有像素風(fēng)險(xiǎn)值的差距之和：顯然，值越大意味著像素xi的標(biāo)記可以越減少整個(gè)圖像采樣風(fēng)險(xiǎn)，并提高信任度。對(duì)像素xi進(jìn)行主動(dòng)的算法描述如下：1.計(jì)算每個(gè)未知區(qū)域像素對(duì)應(yīng)的采樣的風(fēng)險(xiǎn)值；2.For(未知區(qū)域的每一個(gè)像素xi)；3.{For(未知區(qū)域的任意像素xk)；4.假定xi為xk對(duì)應(yīng)的前景采樣；5.在背景區(qū)域中找到最優(yōu)的背景采樣，并計(jì)算像素xk對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值在采樣xi后的變化量}；6.For(未知區(qū)域的任意像素xk)；7.{假定xi為xk對(duì)應(yīng)的背景采樣；8.在前景區(qū)域中找到最優(yōu)的前景采樣，并計(jì)算像素xk對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值在采樣xi后的變化量}；9.計(jì)算所有像素在采樣xi對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值的變化量之和。本發(fā)明的實(shí)施例在傳播模型中，目前大多數(shù)方法使用矩陣的形式表示鄰近像素間的線性關(guān)系，而摳圖問題最終轉(zhuǎn)化為線性方程的求解問題。越是能引起求解值產(chǎn)生較大變化的像素，越有信息量，越值得標(biāo)記。設(shè)矩陣表示為下式：求解可以表達(dá)為下式：而對(duì)其中某個(gè)像素(xk)進(jìn)行標(biāo)記為yk后，方程的解為：于是將求解的變化表示為下式：其中分子表示的是矩陣求逆后對(duì)應(yīng)的第k列向量，分母表示的是矩陣求逆后對(duì)應(yīng)的對(duì)角陣的第k個(gè)元素。由于該變化量為向量形式，本發(fā)明用以下范式計(jì)算各指標(biāo)的和：考慮到y(tǒng)k對(duì)應(yīng)于二個(gè)標(biāo)記，一個(gè)是前景一個(gè)是背景，為了得到盡可能平滑的結(jié)果；本發(fā)明取較小的值作為輸出：本發(fā)明將采樣方法和傳播模型方法結(jié)合起來，表示如下：等式左邊代表像素xk對(duì)應(yīng)的信息量，越大的值表示越值得進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)和標(biāo)記；公式右邊由二部分組成，Rsampling表示對(duì)xk進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后在采樣上風(fēng)險(xiǎn)值的變化，Rexp表示對(duì)xk進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后，傳播方法對(duì)摳圖效果的改變量；將二者結(jié)合起來，最終表示對(duì)xk進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)后,對(duì)摳圖效果的影響，影響力越大，說明xk越值得主動(dòng)學(xué)習(xí)，需要標(biāo)記；λ1、λ2代表實(shí)數(shù)參數(shù)，通過將二者以不同權(quán)值相加，最終將采樣方法和傳播方法結(jié)合起來?，F(xiàn)有制作三分圖方法通常同人工進(jìn)行，通常由現(xiàn)有粗糙的摳圖結(jié)果與現(xiàn)有圖像進(jìn)行比較，并制作出來，有較強(qiáng)的隨意性。而本發(fā)明根據(jù)每個(gè)像素xk對(duì)應(yīng)的信息量制作一張主動(dòng)圖，由主動(dòng)圖指導(dǎo)用戶進(jìn)行標(biāo)記。使用主動(dòng)圖進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)摳圖的過程，首先用戶給定一張簡(jiǎn)單的三分圖，然后計(jì)算其主動(dòng)圖，用戶再根據(jù)主動(dòng)圖進(jìn)行進(jìn)一步標(biāo)記，然后再計(jì)算出新的主動(dòng)圖，用戶再根據(jù)新的主動(dòng)圖進(jìn)行進(jìn)一步標(biāo)記，直到得出較好的結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)集上的測(cè)試證明本發(fā)明的方法更為有效。圖1是對(duì)www.alphamatting.com上的8張標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果，虛線線為手工結(jié)果，實(shí)線為主動(dòng)學(xué)習(xí)方法測(cè)試結(jié)果，結(jié)果顯示，在大多數(shù)情況下，主動(dòng)圖指導(dǎo)下的標(biāo)記，有更小的誤差。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3