[發(fā)明專利]一種快速創(chuàng)建精確trimap的方法

有效

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• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110533593B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李晉江;苑根基;范輝
• 申請（專利權(quán)）人: 山東工商學院
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/194
• 代理公司: 淄博市眾朗知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 37316
• 代理人: 程強強

本發(fā)明提出了一種快速創(chuàng)建精確trimap的方法，該方法包括以下步驟：利用梯度稀疏先驗，對原始輸入圖像進行平滑處理，去除不必要的紋理細節(jié)，突出前景和背景之間的區(qū)別；利用SLIC超像素分割算法分割平滑圖像，將每一個超像素視為節(jié)點；魯棒交互，將用戶涂鴉與超像素集成在一起，包含標記信息的超像素被視為種子節(jié)點，其余節(jié)點視為未標記的數(shù)據(jù)；基于流行排序計算每個超像素的分數(shù)，根據(jù)分數(shù)對超像素進行排名，相似的超像素會具有盡可能接近的分數(shù)，根據(jù)流行排序的結(jié)果設(shè)定閾值以創(chuàng)建trimap。本發(fā)明可以生成高質(zhì)量的trimap，從而保證了matting算法估計的alpha遮罩的精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像處理方法，尤其涉及圖像matting方法。

背景技術(shù)

自然圖像matting是精確估計用戶定義的前景對象不透明度的過程。matting技術(shù)在圖像和視頻編輯領(lǐng)域有著廣泛的應用，得到了學者們的廣泛關(guān)注。在圖像和視頻編輯中，人們利用alpha遮罩精確提取前景對象并將其與新的背景融合以渲染新的場景。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，對matting技術(shù)提出了更高的要求。需要性能更為優(yōu)越的matting算法以及更為精確的trimap。而手動創(chuàng)建trimap無疑是一項耗時且費力的工作。圖像中每個像素都可以視為前景像素與背景像素的線性組合。因此，matting問題的數(shù)學模型可以表示為：

其中，表示像素 i處的不透明度。 F,B分別為前景和背景像素。若，則該像素完全屬于前景；若，則該像素完全屬于背景；否則，該像素為混合像素。由于未知區(qū)域的前景像素和背景像素是未知的，可以得到3個已知量和7個未知量，因此matting問題是一個嚴重欠約束的問題。Matting算法旨在利用已知的像素顏色估計未知的alpha值。matting問題的關(guān)鍵任務是精確估計混合像素的alpha值。一般matting問題都需要用戶提供先驗信息以降低matting問題的復雜度，而先驗信息一般以trimap的方式給出。Trimap可以將輸入圖像標記為前景，背景以及未知區(qū)域。利用trimap提供的先驗信息，可以更好的將像素信息從已知區(qū)域傳遞到未知區(qū)域。在matting算法中，通常認為輸入圖像的trimap是已經(jīng)給出的。但是，用戶手動創(chuàng)建的trimap一般都比較粗糙，而創(chuàng)建大量精確的trimap無疑是一項復雜且耗時的工作。

matting算法在估計像素的alpha值時，輸入圖像中大部分像素都可以簡單地劃分為前景像素或背景像素，而需要估計的混合像素只占據(jù)輸入圖像的一小部分。Matting算法就是利用已知的前景/背景像素信息估計混合像素的alpha值。Trimap在估計混合像素的alpha值時發(fā)揮著重要作用。精確的trimap可以降低matting問題的困難度并提高matting算法的性能。Trimap越精確，所需要估計的未知像素就越少，能夠利用更多的前景/背景信息估計更少的未知像素。理想的trimap僅包含前景對象邊緣的混合像素。但是在實際工作中，用戶幾乎不可能創(chuàng)建這樣精確的trimap，這需要大量的人工交互，并且結(jié)果通常是不可取的。當前景對象的邊緣包含大量的細小毛發(fā)，或者前景顏色和背景顏色較為接近時，手動創(chuàng)建精確的trimap是一項枯燥且耗費精力的工作。大部分高性能的matting算法都需要trimap作為先驗信息，trimap的精度是影響matting結(jié)果準確性的重要因素之一。Levin等人提出了光譜matting算法，該matting算法不需要用戶提供trimap作為先驗信息，可以自動從輸入圖像中估計前景對象的alpha遮罩。但是該算法在處理復雜的圖像時可能會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。本發(fā)明提出一種快速創(chuàng)建精確trimap的方法，以減少用戶的工作量。