基于薄板样条的图像合成

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图像合成问题是数字图像处理问题中一个重要且基础的问题,其目标为完成多幅图片的拼接处理或者实现一幅图像中部分区域的复制并粘贴到其他图像中以融合成一幅新图片。目前常用的Poisson图像编辑框架通过采用梯度域融合技术将用户交互选择的区域的边界处颜色值蔓延到整个选择的区域中。Poisson图像编辑通过求解二阶偏微分方程,在进行函数插值和图像克隆时新生成图像的颜色值在边界处仅能达到C0连续。  本文对Poisson图像编辑框架进行了改进,将薄板样条理论应用到图像合成过程中,从而得到基于薄板样条的图像合成方法。薄板样条的构造需要求解四阶偏微分方程,新生成图像的颜色值在边界处可实现C1连续,因此基于薄板样条的图像合成方法可使得生成的图像在边界处颜色值连续的同时满足方向导数连续。基于薄板样条的图像合成方法上本文给出了两点细节处理:1)对象颜色的保持:本文给出了一种简单的提取用户选择区域中感兴趣对象的方法——通过选取的边界的颜色值的平均值以及用户给定的阈值来对区域中每个像素点进行判断是否为感兴趣的对象点,从而在定义能量函数中增加对感兴趣对象的约束项来实现区域中对象的颜色值的保持;2)纹理过渡:本文利用Poisson方程求取区域像素点距离边界的距离值,用户根据距离值定义权函数来对源图像和目标图像的梯度向量场进行加权处理来实现生成图像边界处以及区域内部的纹理过渡。  基于薄板样条的图像合成方法在新生成图像的边界处能够达到C1连续,所以边界处的细节以及颜色值的过渡更加平滑,加上对象颜色的保持和纹理过渡两个细节的处理,使得生成的新图像在边界处颜色值过渡自然且平滑,并且边界处以及区域内部的纹理过渡自然,区域内部的对象颜色基本保持下来,从而比Poisson图像编辑框架的效果显得更加的自然和真实。
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