基于正向映射的图像变形算法研究

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图像变形根据一定的变形函数将源图像映射到目标图像以产生图像的局部变形,该项技术可以被广泛应用于虚拟现实、动画、医学图像处理以及影视娱乐等各个领域。映射分为正向映射和逆向映射,本文对基于正向映射的图像变形技术进行了研究,详细讨论了源图到目标图中的点可能会映射出界的问题、源图中的多个点可能会映射到目标图中的同一个点,引起象素值重叠,出现冗余映射的问题以及源图到目标图非满射,目标图中的某些点则无法对应源点,形成映射空洞等问题。本文研究了正向映射的数学模型,根据映射出界的特点,定义了一个正向映射变换,推导了基函数和偏移函数的相关参数,从理论上解决了映射出界问题;在正向映射中,因多个源像素点映射到同一目标像素点会产生冗余映射问题,本文设计了一个求取均值的解决方案;对目标像素点得不到源像素点映射的情况下会出现映射空洞现象,本文则采用一种插值算法,使变形效果保持连贯并光滑;针对变形边界的像素挤压现象,研究了利用RGB值差的平方和最小的原则选取边界处像素值,最大程度地保留图像的细节信息,通过局部细节保持消除了非真实感的挤压和拉伸现象。根据以上的策略,本文提出一种自定义源域的图像变形算法,它可在交互模式下,指定某点为中心,选定变形半径确定变形源区域和目标区域。在算法实现上,本文提出使用适合图像存储和操作的扫描线算法,扫描线自左向右生成,自上而下逐行处理源变形区域。针对水平扫描线直线路径变形的基础上,提出使用几何旋转变换来实现任意方向的变形。最后,使图像变形可控、变形光滑。
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