图像渐变技术是在计算机图形学和数学图像处理的基础上发展而来的,通过特定方法以实现两幅图像的特征对齐,并产生两幅图像之间的过渡图像序列帧,从而实现从源图像到目标图像的渐变。图像渐变技术在科幻电影制作,动画设计,三维重建等领域都有着较为广泛的应用。针对已有图像渐变方法难以处理较大几何变化的问题,本论文提出一种基于形状插值与移动最小二乘变形的图像渐变方法。给定一幅源图像和一幅目标图像,首先用户通过在图像上放置开放或者封闭的曲线来指定和对齐源和目标图像中的几何特征;然后,提出一种基于重心的线条外观模型,以提取并表示特征曲线组的形状及其所传达的视觉外观;同时,基于该线条外观模型建立一种双层结构驱动的形状插值算法,以实现源特征曲线到目标特征曲线的保形状过渡;最后,根据插值得到的中间过渡特征曲线,通过保刚性的移动最小二乘变形把源和目标图像的几何特征融合在一起,最终生成保外观的中间过渡图像帧。实验结果表明,该方法能够实时生成自然且视觉真实的图像渐变序列,即使当源和目标图像中对应的几何特征形状差别较大的时候,也能够有效避免扭曲,从而充分保持输入图像中所包含特征的外观和属性。此外,针对手工输入特征曲线需要花费用户较多时间和精力的问题,本论文提出了一种基于形状匹配的半自动图像特征对齐方法。在该方法中,用户首先在源和目标图像上指定少量的特征对应点,然后算法自动完成两幅图像之间的精确特征对齐。该方法的核心思想是一种渐进式的特征对齐机制。基于该机制,算法“由粗到细”地逐步完成源和目标图像中对应特征的精确对齐。首先,算法以用户指定的特征点为约束,通过基于相似性变换的移动最小二乘变形方法来对齐图像中特征对象的整体姿势或形状。然后,算法通过局部邻域搜索以及形状匹配技术,进一步实现图像中对应特征的局部细节对齐。最后,使用基于能量的全局优化方法,最终在像素级别上完成源和目标图像的精确特征对齐。实验结果表明,即使当源和目标图像中的几何特征相差较大时,该方法也仅需用户指定少量的特征对应点,即能完成图像间的精确特征对齐,进而极大地减少用户手工交互工作量。