[發明專利]一種基于LBP特征的快速紋理合成方法

有效

• 申請號: 201710034135.3
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106815879B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 向北海
• 申請（專利權）人: 湖南優象科技有限公司
• 主分類號: G06T11/40
• 分類號: G06T11/40
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

本發明提出一種基于LBP特征的快速紋理合成方法，首先通過統計的方法自動選擇一個合適的紋理塊尺寸，然后通過等價模式的LBP特征值來代替灰度值進行塊匹配，等價模式的LBP特征值只有59種，比原有的灰度值少一個數量級，因此能夠快速進行搜索匹配，找到合適的圖像塊對輸出圖像進行填充。本發明提出的方法簡單實用，復雜度小，可以實時處理各類紋理樣本圖像，擁有很好的實用價值。

技術領域

本發明屬于數字圖像處理和計算機視覺技術領域，特指一種基于LBP特征的快速紋理合成方法。

背景技術

紋理合成是為解決紋理映射中存在的接縫走樣變形以及紋理的獲取等問題，而發展起來的一種紋理繪制技術。這類方法可以利用一小塊輸入紋理樣本生成任意大小的相似紋理。它在三維真實感顯示、虛擬現實、圖像修復等方面都有重要的應用價值，一直受到計算機圖形學、計算機視覺和圖像處理領域的廣泛關注。

目前，紋理合成主要有過程紋理合成和基于樣圖的紋理合成兩類方法。過程紋理合成又稱為物理仿真，它是通過對物理生成過程的仿真直接在曲面上生成紋理，如毛發、云霧、木紋等，從而避免了紋理映射帶來的失真。這種方法雖然可以獲得逼真的結果，但由于每一種紋理對應不同的參數，且構造和調試十分復雜，方法之間不具有通用性，使用不方便。

基于樣圖的紋理合成是新近發展起來的一種技術，它根據給定的小區域紋理樣本的表面特征，生成與樣本相似的任意大小紋理圖像。基于樣圖的紋理合成技術克服了紋理映射帶來的接縫走樣問題，避免了過程紋理合成調整參數的繁瑣，種種優點使之成為紋理合成領域的主流研究方向。

各國學者對基于樣圖的紋理合成技術進行了深入研究，提出了很多方法，也取得了很大的進展。特別是基于MRF模型的紋理合成方法,通過全局優化進行參數求解,獲得了很好的紋理合成效果。但是這些方法通常比較復雜，處理過程比較耗時，無法滿足一些實時應用場景的需求。

發明內容

針對現有方法存在的缺陷，本發明的目的在于提出一種基于LBP特征的快速紋理合成方法。

本發明的技術方案是：

一種基于LBP特征的快速紋理合成方法，包括以下步驟：

S1通過統計的方法確定用于匹配的紋理塊的尺寸

S1.1初始化紋理塊的尺寸k＝9；

S1.2給定一個紋理樣圖FI(x,y)，圖像大小為Wf×Hf；隨機在FI(x,y)上選擇10個點，分別以這些點為中心，直徑為k的領域內，計算灰度均值信息，一共可以得到10個灰度均值{α_i|i＝1,…,10}，統計這10個灰度均值的差異度D：

其中參數b是均值，

S1.3設定差異度閾值，這里差異度閾值取值為20。當差異度D＞20時，令k＝k+5并轉到S1.2重新計算差異度；當差異度D≤20時，則程序停止，輸出當前k值作為最終選擇的紋理塊尺寸.

S2基于LBP圖像進行紋理合成

S2.1計算紋理樣圖FI(x,y)中各個像素的等價模式的LBP特征值；

對于紋理樣圖FI(x,y)中的各個像素點，以其中任一個像素點(x_c,y_c)為中心像素點，取其四周緊鄰的8個像素點，再以中心像素點(x_c,y_c)的灰度值為閾值，將環繞該點的8個像素點二值化，若某一點的灰度值大于等于中心點像素(x_c,y_c)的值，則該像素點被標記為1，否則標記為0，然后通過等價模式進行處理最終得到一個8位的二進制數，將8位的二進制數轉化為十進制數所得的值即為該中心像素點的LBP值，等價模式的LBP特征值U(x,y)定義如下：