基于輪廓線的圖像變形技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于輪廓線的圖像變形方法，可對(duì) 圖像進(jìn)行變形操作。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像變形技術(shù)在動(dòng)畫制作、影像特效處理、醫(yī)學(xué)影像處理等方面都有重要應(yīng)用。用 戶通過(guò)對(duì)一副圖像進(jìn)行變形操作，不僅可以修飾圖像上不滿意的區(qū)域，還可以通過(guò)夸張某 些特征達(dá)到愉悅身心的目的。此外，可用多張漸變的圖片來(lái)生成動(dòng)畫，圖像變形的算法還可 用來(lái)生成特效影像。在醫(yī)學(xué)整容方面，醫(yī)生可以在手術(shù)之前通過(guò)圖像變形生成目標(biāo)圖像，根 據(jù)目標(biāo)圖像實(shí)施手術(shù)過(guò)程，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
[0003] 現(xiàn)有的圖像變形算法都沒(méi)有進(jìn)行圖像分割，因此用戶的變形操作都是對(duì)整張圖片 進(jìn)行變形，目標(biāo)變形區(qū)域以外的區(qū)域都不可避免受到影響而出現(xiàn)扭曲。FFD技術(shù)是最早應(yīng) 用于圖像變形領(lǐng)域的算法，請(qǐng)參見RonM.，KennethI. :Free-formdeformationswith latticesofarbitrarytopology[C].SIGGRAPH'96Proceedingsofthe23rdannual conferenceonComputergraphicsandinteractivetechniques, 1996,pp. 181-188?它 被廣泛地使用在各軟件中，該算法將變形網(wǎng)格嵌入到整張圖片中，用戶通過(guò)對(duì)網(wǎng)格的拖動(dòng) 來(lái)改變網(wǎng)格的形狀，再由拖動(dòng)前后兩張網(wǎng)格的映射關(guān)系約束圖像上所有點(diǎn)的移動(dòng)達(dá)到變形 圖像的目的，這種方法無(wú)法控制具體的變形區(qū)域，如果變形區(qū)域較大，整張圖片都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán) 重扭曲。MLS圖像變形算法通過(guò)設(shè)置權(quán)值的方式試圖減小變形操作對(duì)變形區(qū)域以外區(qū)域的 影響，請(qǐng)參見ScottS. ,TravisM. ,Joeff. :Imagedeformationusingmovingleast squares[J].ProceedingsofACMSIGGRAPH'06, 2006, 25(3) :pp. 533-540,但是這種方法 對(duì)距離變形區(qū)域較近的區(qū)域仍然會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。
[0004] 現(xiàn)有的對(duì)特定區(qū)域的變形方法在區(qū)域確定后便可以達(dá)到對(duì)圖像的分割目的，且產(chǎn) 生較好的變形效果，《一種三維人臉重建方法》(中國(guó)專利號(hào)CN101751689B，公開日期：2012 年2月22日)就是對(duì)人臉變形的實(shí)際應(yīng)用。但是這種對(duì)特定區(qū)域變形的方法無(wú)法應(yīng)用于圖 片中的其它區(qū)域。再則，對(duì)特定區(qū)域的變形也是對(duì)該區(qū)域的整體進(jìn)行變形，無(wú)法做到對(duì)區(qū)域 中細(xì)節(jié)的修整。
[0005] 另外，最能反映圖片上的物體形態(tài)特征的就是物體的輪廓線，而現(xiàn)有方法都無(wú)法 準(zhǔn)確調(diào)節(jié)輪廓線的形狀來(lái)產(chǎn)生用戶想要的變形效果，所以用戶的變形體驗(yàn)會(huì)大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于輪廓線的圖像變形方法。由于圖像的邊緣曲 線可以根據(jù)圖像上的灰度信息將圖像進(jìn)行分割，所以可近似看做輪廓線。由于對(duì)圖像變形 的過(guò)程是和用戶互動(dòng)的過(guò)程，所以用戶也可以添加或修復(fù)輪廓線。通過(guò)輪廓線對(duì)圖像進(jìn)行 分割，可有效地消除變形操作對(duì)變形區(qū)域以外的區(qū)域產(chǎn)生的影響。同時(shí)，用戶的變形操作是 直接對(duì)輪廓線的變形操作，所以可以準(zhǔn)確地得到用戶想要的形狀。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于輪廓線的圖像變形方法，下面將闡述各實(shí)施步 驟。
[0008] 步驟1:將圖像的顏色空間由RGB轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ab。
[0009] 步驟2:對(duì)圖像在Lab顏色空間中使用雙邊濾波器進(jìn)行雙邊濾波。
[0010] 步驟3 :將濾波后的圖像顏色空間由Lab轉(zhuǎn)換為RGB。
[0011] 步驟4 :將該RGB圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像后使用Canny邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè) 得到一幅邊緣圖像，將該邊緣圖像上的邊緣曲線作為輪廓線，同時(shí)用戶可以添加或擦除輪 廓線。
[0012] 步驟5 :用戶選取邊緣圖片上的某兩點(diǎn)作為錨點(diǎn)確定要拖動(dòng)的輪廓線。
[0013] 步驟6:用戶點(diǎn)選廓線上的某點(diǎn)為拖動(dòng)點(diǎn)，兩兩連接錨點(diǎn)和拖動(dòng)點(diǎn)得 到一組向量，每個(gè)向量和其各自的正交向量一起構(gòu)建一個(gè)二維平面的基，記為 巧,其中，&為單位向量，< 為&的正交單位向量。
[0014] 步驟7:用戶對(duì)該拖動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行拉伸或者壓縮得到目的拖動(dòng)點(diǎn)，用和步驟6同樣的方 法可得到另外一組基，第立個(gè)基記為(4,<>,和步驟6中對(duì)應(yīng)。
[0015] 步驟8:輪廓線上任意點(diǎn)在變形前第i個(gè)基中坐標(biāo)為變形 后的對(duì)應(yīng)點(diǎn)羅在第:i個(gè)基中的坐標(biāo)為其中p和均為二維列向量，要 求>以拖動(dòng)比例放縮后最大限度地等于％>,即求
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于輪廓線的圖像變形方法，可改變圖像中目標(biāo)的形狀，其特征在于以下步 驟： 步驟1:對(duì)待變形的圖片濾波后進(jìn)行邊緣檢測(cè)得到一幅邊緣圖像，將該邊緣圖像上的 邊緣曲線作為輪廓線，同時(shí)用戶可以在該邊緣圖像上添加或擦除輪廓線； 步驟2:用戶點(diǎn)選兩個(gè)錨點(diǎn)和一個(gè)拖動(dòng)點(diǎn)，由錨點(diǎn)確定待拖動(dòng)的輪廓線，兩兩連接各錨 點(diǎn)和拖動(dòng)點(diǎn)確定一組向量，每個(gè)向量和其正交向量建立二維平面上的一個(gè)基； 步驟3:用戶拖動(dòng)拖動(dòng)點(diǎn)得到目的拖動(dòng)點(diǎn)，由目的拖動(dòng)點(diǎn)和錨點(diǎn)用和步驟2中同樣的方 法建立另一組基，和步驟2中的各基一一對(duì)應(yīng)； 步驟4:根據(jù)變形前輪廓線上任意一點(diǎn)在拖動(dòng)前各基中的坐標(biāo)以拖動(dòng)比例放縮后最大 限度地逼近其在拖動(dòng)后各基中的坐標(biāo)這一要求，求得變形后的輪廓線，同時(shí)，用戶可以調(diào)節(jié) 變形參數(shù)來(lái)得到想要的輪廓線的形狀，得到變形后的輪廓線后由其確定變形區(qū)域； 步驟5:根據(jù)變形區(qū)域中任意一點(diǎn)在拖動(dòng)后各基中的坐標(biāo)以拖動(dòng)比例放縮后最大限度 地逼近其在拖動(dòng)前對(duì)應(yīng)基中的坐標(biāo)這一要求，求得其對(duì)應(yīng)于變形前圖像上的位置，并將該 位置上的像素插入到變形區(qū)域中，所有點(diǎn)都填充完后得到最終的變形圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輪廓線的圖像變形方法，其特征在于：所述步驟4中，輪 廓線上的任意點(diǎn)_p在變形前第i個(gè)基中坐標(biāo)為> ,變形后對(duì)應(yīng)點(diǎn)y在第I個(gè)基(Jj, >中的坐標(biāo)為>，要求^以拖動(dòng)比例放縮后最大限度地等
%為拖動(dòng)前各基的權(quán)值為第,個(gè)向量的拖動(dòng)比例，#為第f個(gè)向量垂直方向上 的拖動(dòng)比例，'為各基的原點(diǎn)，0￡為用戶調(diào)節(jié)垂直于拖動(dòng)方向上的放縮比例的變形參數(shù)， 求得P后將其作為拖動(dòng)后輪廓線上的點(diǎn)，求得所有的點(diǎn)后按順序連接各點(diǎn)，平滑處理后得 到變形后輪廓線，用戶通過(guò)改變上式中設(shè)置的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)變形后輪廓線的形狀，最后由變 形后輪廓線確定出變形區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輪廓線的圖像變形方法，其特征在于：所述步驟5中，變 形區(qū)域中任意?在變形后第±個(gè)基中坐標(biāo)為％,&》，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)于變形前圖片 上的點(diǎn)_p，p點(diǎn)在拖動(dòng)前第i個(gè)基中的坐標(biāo)為\ ,同樣要求\ >以 拖動(dòng)比例放縮后最大限度地等于即求
為拖動(dòng)后各基的權(quán)值，其余各變量意義不變，將求得的點(diǎn)p上的像素插入位置 變形區(qū)域中所有點(diǎn)的像素插值完成后即生成了變形后圖像。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于輪廓線的圖像變形方法，包括以下步驟：首先將待變形的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)得到邊緣圖像，將該邊緣圖像上的邊緣曲線作為輪廓線；用戶選取要變形的輪廓線并進(jìn)行拖動(dòng)，在拖動(dòng)前后分別在該二維平面上建立一組一一對(duì)應(yīng)的基；輪廓線上的點(diǎn)和變形區(qū)域中的點(diǎn)在用戶拖動(dòng)輪廓線前后的對(duì)應(yīng)基中有各自的坐標(biāo)，根據(jù)變形前輪廓線上點(diǎn)的坐標(biāo)以拖動(dòng)比例放縮后最大限度地逼近其移動(dòng)后在拖動(dòng)后對(duì)應(yīng)基中的坐標(biāo)的原則，可求得變形后的輪廓線并由此確定變形區(qū)域，根據(jù)變形區(qū)域中的點(diǎn)的坐標(biāo)以拖動(dòng)比例放縮后最大限度地逼近其未移動(dòng)時(shí)在變形前對(duì)應(yīng)基中的坐標(biāo)的原則求得變形區(qū)域中各點(diǎn)對(duì)應(yīng)于變形前圖片中的點(diǎn)，用這些點(diǎn)填充變形區(qū)域得到變形后圖片。
【IPC分類】G06T3-00, G06T7-00
【公開號(hào)】CN104574266
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410451363
【發(fā)明人】陳鵬飛
【申請(qǐng)人】陳鵬飛
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年9月7日