[發明專利]基于互聯網的藝術拼圖系統設計方法

無效

• 申請號: 201110107810.3
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102194241A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 黃華;張磊;張洪超
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種基于互聯網的藝術拼圖系統設計方法，其特征在于包含以下步驟：

1)對輸入的圖像進行分割得到分塊圖像，并提供交互工具對分塊圖像進行調整和修正；

2)根據用戶輸入的替代物的類別標簽在互聯網上進行搜索，并去除內容不相關以及前景復雜的圖像，然后采用前景提取算法進行前景分割，得到前景物體和對應的掩碼圖像；

3)構造能量函數，保證所選用的替代圖像和步驟1)中得到的對應分塊圖像在形狀和顏色特征方面盡可能地保持一致；

4)求取各分塊的層次關系，并提供交互工具對得到的層次關系進行調整；

5)對輸入圖像進行對稱性檢測，找到對稱的分塊；

6)采用高斯融合算法對拼接圖像的邊界進行處理，并提供交互工具對替代圖像的位置、大小和旋轉角度進行調整；

7)對拼接圖像進行亮度調整。

2.根據權利要求1所述的基于互聯網的藝術拼圖系統設計方法，其特征在于：所述步驟1)對于輸入的圖像，采用經典的均值偏移算法進行分割，在圖像分割階段引入用戶交互工具，通過鼠標在分割結果圖像上畫一筆，即將該筆畫覆蓋的分塊合并成一個分塊，或將一個分塊進一步分割成兩個分塊，且該交互工具實現像素級的操作，用來對分割邊界進行修正，即分塊的合并是指將待合并分塊中的所有像素合并到一個分塊中；分塊的進一步分割是指根據用戶的交互，采用圖割算法將指定分塊分成兩塊。

3.根據權利要求1所述的基于互聯網的藝術拼圖系統設計方法，其特征在于：所述步驟2)在圖像搜索之前要求用戶輸入該拼接圖像所用替代圖像的物體所屬的分類標簽在互聯網上進行搜索，對于搜索到的圖像，僅需要包含相關物體的前景區域，用以作為各分塊的替代圖像，采用基于內容的圖像過濾方法對互聯網上得到的圖像進行內容相關的過濾去除不易進行前景分割的圖像，采用Grabcut(C.Rother，V.Kolmogorov，and?A.Blake.Grabcut：Interactive?foreground?extraction?using?iterated?graph?cuts，ACM，2004)方法進行前景分割，得到前景物體和對應的掩碼圖像。

4.根據權利要求1所述的基于互聯網的藝術拼圖系統設計方法，其特征在于：所述步驟3)所選用的替代圖像S_i和對應分塊圖像P_i在形狀和顏色特征方面保持一致；其中替代圖像S_i通過最小化下面的能量函數得到：

[式1]

E(Q_j)＝G(Q_j，P_i)+λC(Q_j，P_i)，Q_j∈I

其中，G(Q_j，P_i)表示從互聯網上下載的并進行了前景分割的圖像Q_j與分塊圖像P_i在形狀特征方面的相似性，C(Q_j，P_i)表示Q_j與P_i在顏色特征方面的相似性，λ用來調節形狀和顏色特征之間的相對重要性，I表示前景分割之后的圖像數據庫；

選取仿射變換對步驟2)得到的前景圖像進行處理，即對前景圖像進行平移、縮放、旋轉、切變等仿射變換，再采用基于矩分布的仿射注冊方法(J.Ho，A.Peter，A.Rangarajan，et?al.An?algebraic?approach?to?affine?registration?of?point?sets，IEEE?12th?International?Conference?on?Computer?Vision，2009)得到上述仿射變換，所得仿射變換包括一個2×2的仿射矩陣A_ij和一個1×2的平移矩陣v_ij，通過最小化G(Q_j，P_i)得到與分塊圖像匹配的前景圖像，G(Q_j，P_i)定義如下：

[式2]

其中，σ₁和σ₂是矩陣A_ij的奇異值，且σ₁≥σ₂，表示變換之后的圖像，d(·)表示區域面積，用像素數表示，σ₁/σ₂越接近于1，表明仿射變換中切變以及x、y方向的不等比例縮放變換的成分越少；

顏色相似性定義為前景圖像與分塊圖像之間的顏色分布之間的差異，首先將RGB彩色圖像轉換到YUV空間，定義顏色相似性如下：

[式3]

C(Q_j，P_i)＝D_QC(H_u(Q_j)，H_u(P_i))+D_QC(H_v(Q_j)，H_v(P_i))

其中，H_u和H_v分表表示U通道和V通道的顏色直方圖，D_QC(·)表示直方圖之間的QC距離(O.Pele?and?M.Werman.The?Quadratic-Chi?Histogram?Distance?Family.Computer?Vision-ECCV：749-762，2010)，該距離對量化帶來的影響比較穩定；

通過最小化[式1]所示的能量函數，得到在形狀和顏色特征方面與分塊圖像比較一致的替代圖像集{S_i，i＝1，2，...，N}，N表示分塊圖像的數目。