[發(fā)明專利]一種基于網(wǎng)格形變最優(yōu)化的圖像非均勻映射方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310595136.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103617599A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毋立芳;鄭慶陽(yáng);肖鵬宇;曹連超;王清;荊羽晨;王麗娟;邱健康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T3/40
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種基于網(wǎng)格形變最優(yōu)化的圖像非均勻映射方法，其特征在于，該方法具體包括：?

1)輸入一幅大小為W*H的原始圖像，并設(shè)定其目標(biāo)尺寸為W_T*H_T，W為原始圖像寬度，H為原始圖像的高度，W_T為目標(biāo)圖像的高度，H_T為目標(biāo)圖像的高度；?

2)將原始圖像進(jìn)行考慮重要物體邊緣的自適應(yīng)初始矩形網(wǎng)格劃分；?

3)當(dāng)原始圖像的尺寸發(fā)生改變時(shí)，尤其長(zhǎng)寬比例發(fā)生改變時(shí)，根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格的重要度wf對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行變形，以犧牲不重要的網(wǎng)格形變?yōu)榇鷥r(jià)，盡可能的保護(hù)覆蓋重要區(qū)域的網(wǎng)格不發(fā)生拉伸變形；?

4)向變形后的網(wǎng)格進(jìn)行文理映射，插入原始圖像內(nèi)容，進(jìn)而獲得目標(biāo)結(jié)果圖像。?

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2）具體為：?

①初始均勻網(wǎng)格劃分：對(duì)原始圖像進(jìn)行規(guī)整的初始矩形網(wǎng)格劃分，劃分的網(wǎng)格數(shù)量為m*n，其中的每一網(wǎng)格都是相同的矩形。?

②建立自適應(yīng)初始網(wǎng)格劃分問(wèn)題的最優(yōu)化模型：目標(biāo)是讓原始圖像中重要區(qū)域的網(wǎng)格劃分的密集，不重要區(qū)域網(wǎng)格劃分的粗獷。重要區(qū)域網(wǎng)格的密集劃分在一定程度上能夠保證覆蓋重要物體邊緣的網(wǎng)格內(nèi)的重要度的一致性，能夠減輕網(wǎng)格邊緣的拉伸變形設(shè)原始網(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)為(v_i,j,x,v_i,j,y),i∈[1,m+1],j∈[1,n+1],其中i,j均為整數(shù)。需要求得的自適應(yīng)網(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)為(v'_i,j,x,v'_i,j,y),i∈[1,m+1],j∈[1,n+1]，其中i,j均為整數(shù)。建立該問(wèn)題的最優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：?

公式(1)中，m、n分別為網(wǎng)格的總行數(shù)和總列數(shù)；wfi_j為網(wǎng)格g'_ij的重要度值,即網(wǎng)格g'_ij內(nèi)所有像素點(diǎn)重要度的平均值，圖像像素點(diǎn)的重要度值根據(jù)相對(duì)應(yīng)的saliency圖獲得；α、β分別權(quán)重比例調(diào)整參數(shù)，本實(shí)驗(yàn)我們?nèi)ˇ?0.2，β=2。Area（g'_ij）為矩形網(wǎng)格g'_ij的面積：?

Area(g'_ij)=(v'_i+1,j,x-v'_i,j,x)·(v'_i,j+1,y-v'_i,j,y)????????(2)?

公式(2)中，v'_i,j,x為變形后網(wǎng)格g'_ij左上頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)，v'_i,j,y為變形后網(wǎng)格g'_ij左上頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)，v'_i+1,j,x為變形后網(wǎng)格g'_ij右上頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)，v'_i，j+1,y為變形后網(wǎng)格g'_ij左下頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)。我們定義邊界約束條件來(lái)保證得到的結(jié)果圖像是矩形，該最優(yōu)化問(wèn)題邊界約束條件為：?

公式(3)中，TW、TH分別為圖像的目標(biāo)寬度和目標(biāo)高度。?

③求解該最優(yōu)化模型：將初始劃分網(wǎng)格頂點(diǎn)位置(v_i,j,x,v_i,j,y)作為該最優(yōu)化問(wèn)題的初始值，求解該最優(yōu)化問(wèn)題，獲得自適應(yīng)性劃分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位置(v'_i,j,x,v'_i,j,y)，即獲得了自適應(yīng)初始網(wǎng)格劃分結(jié)果。?

④找到重要對(duì)象輪廓：對(duì)原始圖像進(jìn)行Canny邊緣提取，找到重要物體的輪廓，并用該輪廓的外接矩形框?qū)⑵淙Τ觥?

⑤調(diào)整網(wǎng)格線：找到距離矩形框邊緣最近的4條網(wǎng)格線，?將它們調(diào)整到矩形框的4條邊緣處，進(jìn)而獲得最后的考慮重要區(qū)域邊緣的自適應(yīng)初始網(wǎng)格劃分結(jié)果。?

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3）具體為：?

①建立網(wǎng)格變形問(wèn)題的最優(yōu)化模型，目標(biāo)是最小化所有網(wǎng)格形變能量之和，讓重要的網(wǎng)格盡量不發(fā)生拉伸形變，其中，?

目標(biāo)函數(shù)為：?

約束條件為：?

公式(4)中，wf_ij為第(i,j)個(gè)網(wǎng)格的重要度值，DG_ij為該網(wǎng)格的形變能量項(xiàng)，我們定義DG_ij為：?

DG_i,j=λ₁·DR_ij+λ₂·DD_ij+λ₃·DS_ij???????????(6)?

公式(6)中，λ₁、λ₂以及λ₃分別為各能量項(xiàng)的比重參數(shù)，本實(shí)驗(yàn)中λ₁=1，λ₂=1，λ₃=1。?

定義DR_ij為保護(hù)網(wǎng)格比例的能量項(xiàng)：?

DR=[(v''_i+1,j,x-v''_i,j,x)-(v''_i+1,j+1,y-v''_i+1,j,y)×ratio_ij]²+[(v''_i+1,j+1,x-v''_i,j+1,x)-(v''_i+1,j+1,y-v''_i+1,j,y)×ratio_ij]²?????????(7)+[(v''_i+1,j,x-v''_i,j,x)-(v''_i,j+1,y-v''_i,j,y)×ratio_ij]²+[(v'_'i+1,j+1,x-v''_i,j+1,x)-(v''_i,j+1,y-v''_i,j,y)×ratio_ij]²

定義DD_ij為保護(hù)重要網(wǎng)格線方向的能量項(xiàng)：?

DD_ij=(v''_i+1,j,y-v''_i,j,y)²+(v''_i+1,j+1,y-v''_i,j+1,y)²??????????????(8)+(v''_i+1,j+1,x-v''_i+1,j,x)²+(v''_i,j+1,x-v''_i,j,x)²

定義DS_ij保護(hù)網(wǎng)格形狀的能量項(xiàng)：?

DS_ij=[(v''_i+1,j,x-v''_i,j,x)-(v'_i+1,j,x-v'_i,j,x)]²+[(v''_i+1,j+1,y-v''_i+1,j,y)-(v'_i+1,j+1,y-v'_i+1,j,y)]²??????????????(9)+[(v''_i+1,j+1,x-v''_i,j+1,x)-(v'_i+1,j+1,x-v'_i,j+1,x)]²+[(v''_i,j+1,y-v''_i,j,y)-(v'_i,j+1,y-v'_i,j,y)]²

公式(7)、(8)、(9)中，(v'_i,j,x,v'_i,j,y),(v'_i+1,j,x,v'_i+1,j,y),(v'_i+1,j+1,x,v'_i+1,j+1,y),(v'_i,j+1,x,v'_i,j+1,y)分別為自適應(yīng)初始劃分網(wǎng)格g'_ij的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，為已知量，由步驟(2)獲得。(v''_i,j,x,v''_i,j,y),(v''_i+1,j,x,v''_i+1,j,y),(v''_i+1,j+1,x,v''_i+1,j+1,y),(v''_i,j+1,x,v''_i,j+1,y)分別為變形后網(wǎng)格g''_ij的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)位置，為所求變量。ratio_ij為自適應(yīng)初始劃分網(wǎng)格g'_ij的長(zhǎng)寬比例，定義為：?

ratio_ij=(v'_i+1,j,x-v'_i,j,x)/(v'_i+1,j+1,y-v'_i+1,j,y)???????????(10)?

②求解該最優(yōu)化模型，獲得變形后的網(wǎng)格頂點(diǎn)。?