本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圖像摳圖方法及裝置。

背景技術(shù)：

圖像摳圖技術(shù)是一種利用算法對圖像中的前景目標(biāo)進(jìn)行提取的技術(shù)。摳圖技術(shù)在影視制作，圖像合成中具有非常廣泛的應(yīng)用。

該技術(shù)通常需要用戶給予一定的交互，比如用一個矩形框粗略標(biāo)記出物體所在位置；或者在前景，背景上勾勒出一定得形狀。通過交互，就可以給出粗略的前景，背景信息，然后放入算法中，就可以得到相對較為精細(xì)的前景提取結(jié)果。目前，圖像摳圖技術(shù)在算法實(shí)時性，魯棒性，正確性上存在許多可改進(jìn)的空間。特別是在對顏色以及光照變化方面精度較低。因此如何提高摳圖在顏色，光照變化方面的魯棒性和精確性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種圖像摳圖方法、裝置，對顏色，光照變化具有更好的魯棒性，且精度較高，只需少量用戶交互即可得到較好的摳圖結(jié)果。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種圖像摳圖方法，包括：

獲取輸入的圖像以及目標(biāo)框，并構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的深度信息；

利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對所述目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域；其中，d為所述深度信息；

對所述目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖；

確定所述三元圖的透明度值，獲得前景精確提取結(jié)果。

可選的，利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對所述目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域，包括：

構(gòu)建所述目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的s-t圖；

利用高斯混合模型對所述s-t圖中每一個像素點(diǎn)的rgbd進(jìn)行建模得到對應(yīng)的rgbd值，并根據(jù)所述s-t圖中每一條邊對應(yīng)的兩個像素點(diǎn)的rgbd值的差值賦予所述s-t圖中每一條邊的權(quán)重；

根據(jù)所述s-t圖中每一條邊的權(quán)重，利用最大流算法進(jìn)行分割，并對分割后的圖像進(jìn)行輪廓檢測，確定面積最大輪廓；

對所述面積最大輪廓進(jìn)行填充獲得目標(biāo)區(qū)域。

可選的，對所述目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖，包括：

對所述目標(biāo)區(qū)域，利用所述目標(biāo)框的寬的5％以及高的5％的像素參數(shù)，進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖。

可選的，確定所述三元圖的透明度值，包括：

利用共享樣本點(diǎn)算法計(jì)算所述三元圖的透明度值。

可選的，本方案還包括：

根據(jù)輸入的修正框，迭代執(zhí)行所述利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對所述目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域的步驟。

可選的，獲取輸入的圖像，包括：

獲取雙攝像頭圖像采集裝置采集的圖像。

本發(fā)明還提供一種圖像摳圖裝置，包括：

圖像獲取模塊，用于獲取輸入的圖像以及目標(biāo)框；

深度信息構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的深度信息；

圖像粗分割模塊，用于利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對所述目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域；其中，d為所述深度信息；

三元圖獲取模塊，用于對所述目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖；

圖像精確提取模塊，用于確定所述三元圖的透明度值，獲得前景精確提取結(jié)果。

可選的，所述深度信息構(gòu)建模塊，包括：

s-t圖構(gòu)件單元，用于構(gòu)建所述目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的s-t圖；

權(quán)重賦值單元，用于利用高斯混合模型對所述s-t圖中每一個像素點(diǎn)的rgbd進(jìn)行建模得到對應(yīng)的rgbd值，并根據(jù)所述s-t圖中每一條邊對應(yīng)的兩個像素點(diǎn)的rgbd值的差值賦予所述s-t圖中每一條邊的權(quán)重；

輪廓確定單元，用于根據(jù)所述s-t圖中每一條邊的權(quán)重，利用最大流算法進(jìn)行分割，并對分割后的圖像進(jìn)行輪廓檢測，確定面積最大輪廓；

目標(biāo)區(qū)域確定單元，用于對所述面積最大輪廓進(jìn)行填充獲得目標(biāo)區(qū)域。

可選的，所述圖像精確提取模塊，包括：

透明度值計(jì)算單元，用于利用共享樣本點(diǎn)算法計(jì)算所述三元圖的透明度值。

可選的，本方案還包括：

迭代模塊，用于根據(jù)輸入的修正框，迭代執(zhí)行所述圖像粗分割模塊。

本發(fā)明所提供的一種圖像摳圖方法，包括：獲取輸入的圖像以及目標(biāo)框，并構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的深度信息；利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域；其中，d為深度信息；對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖；確定三元圖的透明度值，獲得前景精確提取結(jié)果；

可見，該方法相比于傳統(tǒng)摳圖方法，對顏色，光照變化具有更好的魯棒性，且精度較高，只需少量用戶交互即可得到較好的摳圖結(jié)果；本發(fā)明還提供了一種圖像摳圖裝置，具有上述有益效果，在此不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像摳圖方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的s-t圖的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像摳圖方法的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像摳圖方法的效果示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像摳圖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種圖像摳圖方法、裝置，對顏色，光照變化具有更好的魯棒性，且精度較高，只需少量用戶交互即可得到較好的摳圖結(jié)果。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像中物體的深度信息計(jì)算已經(jīng)比較成熟，且許多終端已經(jīng)具備雙攝像頭。利用雙攝像頭拍攝的圖像可以獲取物體的深度信息，結(jié)合深度信息就可以獲得更好的前景提取結(jié)果。具體請參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像摳圖方法的流程圖；該方法可以包括：

s100、獲取輸入的圖像以及目標(biāo)框，并構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的深度信息。

具體的，該步驟主要為了獲取圖像的深度信息，以及用戶在圖像中框出的前景所在位置的目標(biāo)框。本實(shí)施例并不限定具體的獲取圖像，以及計(jì)算該圖像深度信息的方法，只要可以得到采集到的圖像的深度信息即可。且本實(shí)施例并不限定目標(biāo)框的形狀，例如通常的情況下，該目標(biāo)框?yàn)榫匦慰颉?/p>

其中，為了方便構(gòu)建圖像的深度信息，這里的圖像可以利用雙攝像頭進(jìn)行圖像的采集，即可選的，利用雙攝像頭圖像采集裝置采集圖像，這里的雙攝像頭圖像采集裝置可以是具有雙攝像頭的手機(jī)，即利用手機(jī)的雙攝像頭采集圖像，并根據(jù)采集的圖像重構(gòu)出圖像的深度信息。深度信息的獲取方法不止于此，當(dāng)然也可以是利用單目獲取多幀圖像，重建出深度信息也是完全可以的。

s110、利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域；其中，d為深度信息。

具體的，該步驟主要完成圖像的粗分割。目前圖像分割方法種類繁多。大體可以分為幾類：基于閾值的分割方法，基于邊緣的分割方法，基于區(qū)域的分割方法，基于圖論的分割方法，基于能量泛函的分割方法，基于深度學(xué)習(xí)的方法。目前應(yīng)用比較多且成熟的算法有：均值漂移算法，分水嶺算法，圖割算法，深度學(xué)習(xí)算法。本實(shí)施例采用圖割算法進(jìn)行圖像粗分割，因?yàn)樵撍惴ɡ酶咚够旌夏Ｐ?即gmm)對rgb建模。這使得該算法對顏色復(fù)雜情況下不具備較好的分割能力。但是本申請為了在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高對光照變化等其他因素的分割能力，因此在本實(shí)施例中對傳統(tǒng)的圖割算法進(jìn)行改進(jìn)；具體的利用gmm對rgbd建模，d表示深度信息，結(jié)合深度信息之后，圖像的分割效果就會有很大的提升。

優(yōu)選的，利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域可以包括：

構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的s-t圖；

具體的，構(gòu)建的s-t圖的效果可以參考圖2，s-t圖有一個源結(jié)點(diǎn)s和一個終端節(jié)點(diǎn)t。其他節(jié)點(diǎn)表示圖像中的每一個像素點(diǎn)。

利用高斯混合模型對s-t圖中每一個像素點(diǎn)的rgbd進(jìn)行建模得到對應(yīng)的rgbd值，并根據(jù)s-t圖中每一條邊對應(yīng)的兩個像素點(diǎn)的rgbd值的差值賦予s-t圖中每一條邊的權(quán)重；

具體的，該步驟主要實(shí)現(xiàn)對s-t圖的每一條邊賦以權(quán)重。即利用gmm對每一個像素點(diǎn)的rgbd進(jìn)行建模，如果兩像素點(diǎn)之間的rgbd值相近則賦以大的權(quán)值，表示分開兩個像素的代價較大。如果rgbd值相差很大，則賦以較小的權(quán)值，表示分開兩個像素的代價較小。本實(shí)施例中并不具體限定兩個像素點(diǎn)的rgbd值的差值與權(quán)重值的對應(yīng)關(guān)系。

根據(jù)s-t圖中每一條邊的權(quán)重，利用最大流算法進(jìn)行分割，并對分割后的圖像進(jìn)行輪廓檢測，確定面積最大輪廓；對面積最大輪廓進(jìn)行填充獲得目標(biāo)區(qū)域。

具體的，對每一條邊都賦以權(quán)值之后，利用最大流算法(即maxflow)尋找分割代價最低的分割方法，完成分割。分割完成之后，對圖像進(jìn)行輪廓檢測，并檢測出最大輪廓，以此作為初步的目標(biāo)所在區(qū)域，對此區(qū)域進(jìn)行填充，即可得到目標(biāo)區(qū)域。

s120、對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖；

具體的，該步驟主要為了獲得三元圖(即trimap)。即圖像摳圖有一個先決條件，那就是必須有圖像對應(yīng)的三元圖。目前，大部分的三元圖都由人工描繪進(jìn)行獲取。人工描繪獲取三元圖十分麻煩，對應(yīng)比較精細(xì)的物體諸如頭發(fā)絲則需要浪費(fèi)很多時間。也有提出利用tof相機(jī)獲取深度圖并生成三元圖。但是傳統(tǒng)的利用tof相機(jī)獲取深度圖并生成三元圖的方式只考慮了深度信息，具有很多缺陷，對于深度信息差不多的前景目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)精確提取，而且閾值參數(shù)設(shè)置也比較困難。因此為了克服上述缺陷，本實(shí)施例提出利用步驟s110生成的目標(biāo)區(qū)域，對其邊界進(jìn)行腐蝕膨脹獲得三元圖。例如用戶所給矩形框?qū)?yīng)寬，高的5％的像素，可以實(shí)現(xiàn)自動三元圖生成。即優(yōu)選的，對目標(biāo)區(qū)域，利用目標(biāo)框的寬的5％以及高的5％的像素參數(shù)，進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖。本實(shí)施例中給出的5％的數(shù)值僅為一個較好的效果，并不對該數(shù)值進(jìn)行限定。

s130、確定三元圖的透明度值，獲得前景精確提取結(jié)果。

具體的，該步驟不要實(shí)現(xiàn)對圖像的精確提取。由于圖割算法得到的是硬分割的結(jié)果，因此存在邊界不平滑，結(jié)果不精細(xì)等一些問題。所以，為了使得到的結(jié)果更加精細(xì)，平滑，所以采用軟分割算法，以確定圖像的透明度值。本實(shí)施例中并不限定具體的軟分割算法。只要可以確定三元圖的透明度值即可。目前，計(jì)算圖像透明度值的算法較多，如經(jīng)典的closedform摳圖，貝葉斯摳圖算法。

進(jìn)一步，本實(shí)施例考慮到實(shí)用性，算法運(yùn)行時間以及提取效果，優(yōu)選的，采用共享樣本點(diǎn)方法進(jìn)行圖像透明度值計(jì)算，當(dāng)然除了共享樣本點(diǎn)算法外，其他摳圖算法也完全可以作為替代品。這里共享樣本點(diǎn)方法是一個效果較好的，實(shí)用性較強(qiáng)的算法。即可選的，確定三元圖的透明度值可以包括：

利用共享樣本點(diǎn)算法計(jì)算三元圖的透明度值。

具體的，共享樣本點(diǎn)算法通過對未知區(qū)域中的每一個像素尋找一對前景，背景像素點(diǎn)，之后基于下面的公式：

cp＝αpfp+(1-αp)bp

其中，cp是未知區(qū)域像素p的rgb值，fp，bp是前景背景像素對。αp是透明度值。根據(jù)上述公式以及前景背景樣本點(diǎn)對就可以計(jì)算出未知區(qū)域像素的透明度值。

本實(shí)施例中進(jìn)行圖像摳圖方法的具體流程可以包括圖像獲取，圖像粗分割，三元圖生成，圖像精確提取。具體請參考圖3。整個過程只需要用戶框選一個目標(biāo)框，之后整個過程全自動執(zhí)行。具有交互少的優(yōu)點(diǎn)。此外，對圖像計(jì)算透明度值也對于圖像的精確提取起到了十分關(guān)鍵的作用。整個過程有粗到細(xì)，逐步實(shí)現(xiàn)前景目標(biāo)的精確提取。具體實(shí)現(xiàn)效果可以參考圖4。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像摳圖方法，只需用于給出一個前景所在位置的目標(biāo)框，不需要太多用戶交互操作就可以實(shí)現(xiàn)圖像前景提取。具體利用計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的高精度提取。相比于傳統(tǒng)方法對顏色，光照變化更加魯棒，且精度較高，只需少量用戶交互即可得到較好的結(jié)果。因此該方法可以在圖像合成，影視制作等其他計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。

基于上述實(shí)施例，為了進(jìn)一步提高精度，可以根據(jù)用戶的交互，多次迭代，改進(jìn)步驟s110得到的結(jié)果，達(dá)到目標(biāo)的完美提取。即可選的，本實(shí)施例中還可以包括：

根據(jù)輸入的修正框，迭代執(zhí)行利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域的步驟。

具體的，該步驟的交互迭代過程可以根據(jù)用戶是否需要進(jìn)行選擇。這里的修正框即用戶進(jìn)行交互迭代時輸入的，根據(jù)此可以得到更加準(zhǔn)確的目標(biāo)區(qū)域，進(jìn)而可以得到更加精確的三元圖，最終得以實(shí)現(xiàn)圖像摳圖的精確提取。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像摳圖方法，對顏色，光照變化具有更好的魯棒性，且精度較高，只需少量用戶交互即可得到較好的摳圖結(jié)果。且可以根據(jù)用戶選擇進(jìn)行迭代計(jì)算，得到更優(yōu)的摳圖效果，且提高用戶的自主性，提高用戶體驗(yàn)。

下面對本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像摳圖裝置進(jìn)行介紹，下文描述的圖像摳圖裝置與上文描述的圖像摳圖方法可相互對應(yīng)參照。

請參考圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像摳圖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；該系統(tǒng)可以包括：

圖像獲取模塊100，用于獲取輸入的圖像以及目標(biāo)框；

深度信息構(gòu)建模塊200，用于構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的深度信息；

圖像粗分割模塊300，用于利用高斯混合模型對rgbd建模形成的圖割算法對目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像進(jìn)行粗分割，獲取目標(biāo)區(qū)域；其中，d為深度信息；

三元圖獲取模塊400，用于對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行腐蝕膨脹操作，獲得三元圖；

圖像精確提取模塊500，用于確定三元圖的透明度值，獲得前景精確提取結(jié)果。

基于上述實(shí)施例，所述深度信息構(gòu)建模塊200可以包括：

s-t圖構(gòu)件單元，用于構(gòu)建目標(biāo)框?qū)?yīng)圖像的s-t圖；

權(quán)重賦值單元，用于利用高斯混合模型對s-t圖中每一個像素點(diǎn)的rgbd進(jìn)行建模得到對應(yīng)的rgbd值，并根據(jù)s-t圖中每一條邊對應(yīng)的兩個像素點(diǎn)的rgbd值的差值賦予s-t圖中每一條邊的權(quán)重；

輪廓確定單元，用于根據(jù)s-t圖中每一條邊的權(quán)重，利用最大流算法進(jìn)行分割，并對分割后的圖像進(jìn)行輪廓檢測，確定面積最大輪廓；

目標(biāo)區(qū)域確定單元，用于對面積最大輪廓進(jìn)行填充獲得目標(biāo)區(qū)域。

基于上述任意實(shí)施例，所述圖像精確提取模塊500可以包括：

透明度值計(jì)算單元，用于利用共享樣本點(diǎn)算法計(jì)算三元圖的透明度值。

基于上述任意實(shí)施例，該系統(tǒng)還可以包括：

迭代模塊，用于根據(jù)輸入的修正框，迭代執(zhí)行所述圖像粗分割模塊。

說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(ram)、內(nèi)存、只讀存儲器(rom)、電可編程rom、電可擦除可編程rom、寄存器、硬盤、可移動磁盤、cd-rom、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。

以上對本發(fā)明所提供的一種圖像摳圖方法及裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。