基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，包括：S1.獲取輸入數(shù)據(jù)；S2.實(shí)現(xiàn)控制輪廓和羽化輪廓之間的圖像的透明度漸變；S3.將控制輪廓包圍的圖像填充為完全不透明；S4.進(jìn)行羽化輪廓的重新計(jì)算，生成新的控制輪廓和羽化輪廓；S5.根據(jù)新的控制輪廓和羽化輪廓組合成多個(gè)第一多邊形；S6.若第一多邊形為三角形，計(jì)算三角形的透明度；S7.將新的控制輪廓和羽化輪廓混疊得到圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜；S8.對第一透明度掩膜進(jìn)行去噪和平滑處理；S9.將第一透明度掩膜與待處理圖像的透明度進(jìn)行邏輯運(yùn)算得到摳像輪廓的第二透明度掩膜；S10.將待處理圖像的透明度替換為第二透明度掩膜。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從某一輪廓到對應(yīng)輪廓之間的透明度漸變摳像。
【專利說明】
基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及輪廓圖形重構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化 輪廓的摳像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像摳像作為一種圖像處理領(lǐng)域的一種方式，其應(yīng)用范圍越來越廣?，F(xiàn)有的摳像 方式主要是基于某一控制輪廓的摳像，沿指定控制輪廓扣取圖像，然后沿圖像邊緣進(jìn)行向 內(nèi)向外兩個(gè)方向的羽化，以此實(shí)現(xiàn)整個(gè)摳像過程。摳像方式相對單一，不能提供更靈活的圖 像從某一輪廓到對應(yīng)輪廓之間的透明度漸變摳像?，F(xiàn)有的摳像技術(shù)基于圖像處理技術(shù)，主 要針對一個(gè)圖像選定區(qū)域的摳像，不能實(shí)現(xiàn)多個(gè)選定輪廓之間的共同重疊摳像效果或是多 個(gè)圖像共同摳像的交叉效果，在同一圖像多個(gè)交叉的摳像區(qū)域缺少重疊區(qū)域透明度漸變交 叉效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪 廓的摳像方法，實(shí)現(xiàn)了從某一輪廓到對應(yīng)輪廓之間的透明度漸變摳像。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的 摳像方法，包括以下步驟：
[0005] S1.獲取輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)包括待處理的圖像、控制輪廓、羽化輪廓、羽化寬高數(shù) 據(jù)、羽化類型和圖像運(yùn)算類型；
[0006] S2.采用基于模型映射的方式實(shí)現(xiàn)控制輪廓和羽化輪廓之間的圖像的透明度漸 變；
[0007] S3.控制輪廓光柵化，將控制輪廓包圍的圖像填充為完全不透明；
[0008] S4.根據(jù)羽化寬高數(shù)據(jù)進(jìn)行羽化輪廓的重新計(jì)算，基于控制輪廓點(diǎn)和羽化輪廓點(diǎn) 一一對應(yīng)原則，生成新的控制輪廓和新的羽化輪廓；
[0009] S5.按段遍歷新的控制輪廓，結(jié)合對應(yīng)的新的羽化輪廓，組合成多個(gè)第一多邊形， 若第一多邊形為三角形，則執(zhí)行步驟S6;
[0010] S6.使用基于塊的圖像變形方式計(jì)算三角形內(nèi)每個(gè)像素對應(yīng)的透明度；
[0011] S7.將新的控制輪廓和新的羽化輪廓混疊，得到圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜；
[0012] S8.對圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜進(jìn)行去噪處理和平滑處理；
[0013] S9.根據(jù)圖像運(yùn)算類型，將圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜與待處理的圖像的透 明度進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到摳像輪廓的第二透明度掩膜；
[0014] S10.將待處理的圖像的透明度替換為摳像輪廓的第二透明度掩膜，得到輸入控制 輪廓到羽化輪廓的摳像結(jié)果。
[0015] 所述步驟S2包括以下子步驟：
[0016] S21.將控制輪廓和羽化輪廓之間的圖像細(xì)分為三角形；
[0017] S22.通過進(jìn)行細(xì)分三角形到對應(yīng)模型三角形的透明度掩膜的映射關(guān)系，獲取圖像 羽化區(qū)域的透明度值；
[0018] S23.根據(jù)細(xì)分三角形的四種類型，使用相應(yīng)的羽化類型生成四個(gè)只有透明度的三 角形映射模型。
[0019] 所述步驟S4中，當(dāng)羽化寬高數(shù)據(jù)為正值時(shí)，對應(yīng)的羽化輪廓外延；當(dāng)羽化寬高數(shù)據(jù) 為負(fù)值時(shí)，對應(yīng)的羽化輪廓收縮。
[0020] 所述步驟S4中，在羽化輪廓外延時(shí)，對羽化輪廓的每一段進(jìn)行外延，并根據(jù)前一段 羽化輪廓計(jì)算結(jié)果進(jìn)行羽化輪廓對應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)的添加。
[0021] 所述步驟S6中，若三角形是向內(nèi)的，則將三角形的透明度與控制輪廓包圍的圖像 的透明度進(jìn)行與運(yùn)算，否則將三角形的透明度與羽化輪廓包圍的圖像的透明度進(jìn)行或運(yùn) 算。
[0022]所述步驟S8中去噪處理的方式為:采用中值濾波平滑過濾掉圖像細(xì)分三角形映射 中出現(xiàn)的透明度奇異點(diǎn)。
[0023] 所述步驟S8中平滑處理的方式為采用高斯濾波平滑圖像摳像輪廓的第一透明度 掩膜。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像 方法，實(shí)現(xiàn)了從某一輪廓到對應(yīng)輪廓之間的透明度漸變摳像，通過生成從控制輪廓到羽化 輪廓的新的輪廓控制點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而生成新的輪廓圖形的細(xì)分圖形組合方式。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法的流程圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明中得到的只有透明度的三角形映射模型的模型一；
[0027] 圖3為本發(fā)明中得到的只有透明度的三角形映射模型的模型二；
[0028]圖4為本發(fā)明中得到的只有透明度的三角形映射模型的模型三；
[0029] 圖5為本發(fā)明中得到的只有透明度的三角形映射模型的模型四。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于 以下所述。
[0031 ]如圖1所示，基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，包括以下步驟：
[0032] S1.獲取輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)包括待處理的圖像、控制輪廓、羽化輪廓、羽化寬高數(shù) 據(jù)、羽化類型和圖像運(yùn)算類型，控制輪廓點(diǎn)與羽化輪廓點(diǎn)一一對應(yīng)。
[0033]本實(shí)施例中，由于每個(gè)像素都需要進(jìn)行計(jì)算，使用GPU進(jìn)行硬件加速以提高執(zhí)行效 率，因此，輸入數(shù)據(jù)中待處理的圖像存儲(chǔ)在顯存中。
[0034] S2.采用基于模型映射的方式實(shí)現(xiàn)控制輪廓和羽化輪廓之間的圖像的透明度漸 變。
[0035] 所述步驟S2包括以下子步驟：
[0036] S21.將控制輪廓和羽化輪廓之間的圖像細(xì)分為三角形；
[0037] S22.通過進(jìn)行細(xì)分三角形到對應(yīng)模型三角形的透明度掩膜的映射關(guān)系，獲取圖像 羽化區(qū)域的透明度值，以此實(shí)現(xiàn)羽化輪廓部分的圖像透明度計(jì)算；
[0038] S23.根據(jù)細(xì)分三角形的四種類型，使用相應(yīng)的羽化類型生成四個(gè)只有透明度的三 角形映射模型。
[0039] 所述羽化類型為高斯羽化類型或線性羽化類型。
[0040] 步驟S23中得到的四個(gè)只有透明度的三角形映射模型，其具體樣式如圖2至圖5所 示，圖中箭頭方向?yàn)橥该鞫葟?55漸變到0的方向。模型一從左側(cè)到三角形斜邊透明度從255 漸變到〇;模型二從三角形下邊到斜邊透明度從255漸變到0;模型三從三角形下邊點(diǎn)到上邊 透明度從255漸變到0;模型四從三角形左側(cè)邊到斜邊透明度從255漸變到0。
[0041] S3.控制輪廓光柵化，將控制輪廓包圍的圖像填充為完全不透明。即將控制輪廓光 柵化，并填充控制輪廓包圍的圖像，使控制輪廓包圍的圖像的透明度為255,用于在羽化輪 廓和控制輪廓交叉時(shí)進(jìn)行控制輪廓區(qū)域內(nèi)透明度的計(jì)算參考。
[0042] S4.根據(jù)羽化寬高數(shù)據(jù)進(jìn)行羽化輪廓的重新計(jì)算，基于控制輪廓點(diǎn)和羽化輪廓點(diǎn) 一一對應(yīng)原則，生成新的控制輪廓和新的羽化輪廓。
[0043]所述步驟S4中，當(dāng)羽化寬高數(shù)據(jù)為正值時(shí)，對應(yīng)的羽化輪廓外延；當(dāng)羽化寬高數(shù)據(jù) 為負(fù)值時(shí)，對應(yīng)的羽化輪廓收縮。
[0044] 所述步驟S4中，在羽化輪廓外延時(shí)，對羽化輪廓的每一段進(jìn)行外延，并根據(jù)前一段 羽化輪廓計(jì)算結(jié)果(計(jì)算結(jié)果可能是外延或者收縮)進(jìn)行羽化輪廓對應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)的添加。在羽 化輪廓收縮時(shí)計(jì)算輪廓交點(diǎn)，避免錯(cuò)誤的冗余輪廓點(diǎn)導(dǎo)致最終結(jié)果有重疊錯(cuò)誤。
[0045] S5.按段遍歷新的控制輪廓，結(jié)合對應(yīng)的新的羽化輪廓，組合成多個(gè)第一多邊形， 若第一多邊形為三角形，則執(zhí)行步驟S6。
[0046] 若第一多邊形為四邊形，則判斷羽化輪廓段是否在控制輪廓段的同側(cè):若羽化輪 廓段不在控制輪廓段的同側(cè)，則計(jì)算羽化輪廓段和控制輪廓段的交點(diǎn)，然后將四邊形分為 兩個(gè)三角形;若羽化輪廓段在控制輪廓段的同側(cè)，則直接將四邊形細(xì)分為兩個(gè)三角形。然后 同時(shí)確定兩個(gè)三角形對應(yīng)的模型兩個(gè)三角形相對于控制輪廓是向外拉伸或是向內(nèi)拉伸，然 后跳轉(zhuǎn)步驟S6。
[0047] 若第一多邊形為曲線多邊形，則對曲線多邊形的控制輪廓段和羽化輪廓段分別進(jìn) 行曲線細(xì)分，得到控制輪廓曲線和羽化輪廓曲線，然后對控制輪廓曲線和羽化輪廓曲線進(jìn) 行處理，對細(xì)分段數(shù)較少的曲線段進(jìn)行插值，保證控制輪廓曲線和羽化輪廓曲線的點(diǎn)數(shù)相 同。對控制輪廓曲線和羽化輪廓曲線進(jìn)行頂點(diǎn)對應(yīng)，此處采用改進(jìn)的輪廓繞行的頂點(diǎn)對應(yīng) 算法:首先計(jì)算輪廓的尖銳點(diǎn)、對輪廓進(jìn)行分段，然后對輪廓的分段采用輪廓繞行的頂點(diǎn)對 應(yīng)算法進(jìn)行頂點(diǎn)對應(yīng)。兩條曲線(Mt)、c 2(t)對應(yīng)的頂點(diǎn)插值曲線為：
[0048] C(so,t) = (l-so)Ci(u(t))+soC2(v(t)) s〇G [0,1]
[0049] 良好的對應(yīng)應(yīng)該使對給定so插值曲線C( so，t)不自交，不自交等價(jià)于對應(yīng)的切向量 內(nèi)積為正值，單位化切向量1'1(〇、1'2(〇的計(jì)算公式為：
[0052]把以上兩項(xiàng)作為差異值，得到最優(yōu)匹配的插值曲線和曲面具有良好的性態(tài)。
[0053]按段遍歷對應(yīng)的曲線段和對應(yīng)的頂點(diǎn)生成細(xì)分的第二多邊形，此處的第二多邊形 有兩種形態(tài)：四邊形或者三角形。如果是四邊形，判斷新的羽化輪廓段是否在新的控制輪廓 段的同側(cè):若新的羽化輪廓段不在新的控制輪廓段的同側(cè)，則計(jì)算新的羽化輪廓段和新的 控制輪廓段的交點(diǎn)，然后將四邊形分為兩個(gè)三角形;若新的羽化輪廓段在新的控制輪廓段 的同側(cè)，則直接將四邊形細(xì)分為兩個(gè)三角形。然后同時(shí)確定兩個(gè)三角形對應(yīng)的模型兩個(gè)三 角形相對于控制輪廓是向外拉伸或是向內(nèi)拉伸，然后跳轉(zhuǎn)步驟S6。如果是三角形，跳轉(zhuǎn)步驟 S6〇
[0054] S6.使用基于塊的圖像變形方式計(jì)算三角形內(nèi)每個(gè)像素對應(yīng)的透明度。
[0055]所述步驟S6中，若三角形是向內(nèi)的（即三角形與控制輪廓包圍的圖像有重疊），則 將三角形的透明度與控制輪廓包圍的圖像的透明度進(jìn)行與運(yùn)算，否則將三角形的透明度與 羽化輪廓包圍的圖像的透明度進(jìn)行或運(yùn)算。對三角形進(jìn)行邊緣處理，重新根據(jù)三角形三條 邊的羽化方式填充三條邊線的透明度。
[0056] S7.將新的控制輪廓和新的羽化輪廓混疊，得到圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜。
[0057] S8.對圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜進(jìn)行去噪處理和平滑處理。
[0058]所述步驟S8中去噪處理的方式為:采用中值濾波平滑過濾掉圖像細(xì)分三角形映射 中出現(xiàn)的透明度奇異點(diǎn)。
[0059]所述步驟S8中平滑處理的方式為采用高斯濾波平滑圖像摳像輪廓的第一透明度 掩膜。本實(shí)施例使用模型映射模式，在細(xì)分三角形大小和參考模型大小區(qū)別比較大時(shí)，摳像 透明度結(jié)果可能不太平滑，通過進(jìn)行高斯濾波平滑透明度結(jié)果。高斯函數(shù)公式如下：
[0061 ]其中x、y為圖像坐標(biāo)，〇為高斯半徑，〇越小，高斯?jié)u變越快，〇越大，漸變越平緩。 [0062] S9.根據(jù)圖像運(yùn)算類型，將圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜與待處理的圖像的透 明度進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到摳像輪廓的第二透明度掩膜；
[0063] S10.將待處理的圖像的透明度替換為摳像輪廓的第二透明度掩膜，得到輸入控制 輪廓到羽化輪廓的摳像結(jié)果。
[0064] 本發(fā)明通過多邊形輪廓曲線細(xì)分、細(xì)分點(diǎn)插值、頂點(diǎn)對應(yīng)，生成從控制輪廓到羽化 輪廓的新的輪廓控制點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而生成新的輪廓圖形的細(xì)分圖形組合方式;提供針對 任意從控制輪廓到羽化輪廓包圍形成的摳像區(qū)域的漸變透明度生成算法，從控制輪廓到羽 化輪廓透明度漸變，同時(shí)可以支持同一羽化輪廓之間的任意輪廓相交模式，即支持某些羽 化輪廓線可以與其他輪廓線交叉生成重疊的透明度漸變效果;通過繪制任意的多邊形控制 輪廓，拖動(dòng)輪廓點(diǎn)到羽化輪廓，實(shí)現(xiàn)從指定多邊形控制輪廓到羽化輪廓的透明度漸變摳像； 多種圖像透明度交叉效果的生成方式，支持同一圖像多個(gè)交叉羽化輪廓的多種圖像運(yùn)算方 式，實(shí)現(xiàn)多個(gè)相交羽化輪廓之間摳像透明圖平滑漸變。
[0065] 本發(fā)明提出一種通過輪廓路徑細(xì)分、頂點(diǎn)對應(yīng)、輪廓多邊形重構(gòu)和基于模型映射 的摳像框架，再借助GPU加速，實(shí)現(xiàn)高效的圖像摳像方法，可用于單幅圖像摳像處理以及動(dòng) 態(tài)的圖像漸變摳像效果生成。
[0066] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的 形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本 文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn) 行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:包括以下步驟：51. 獲取輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)包括待處理的圖像、控制輪廓、羽化輪廓、羽化寬高數(shù)據(jù)、 羽化類型和圖像運(yùn)算類型；52. 采用基于模型映射的方式實(shí)現(xiàn)控制輪廓和羽化輪廓之間的圖像的透明度漸變；53. 控制輪廓光柵化，將控制輪廓包圍的圖像填充為完全不透明；54. 根據(jù)羽化寬高數(shù)據(jù)進(jìn)行羽化輪廓的重新計(jì)算，基于控制輪廓點(diǎn)和羽化輪廓點(diǎn)一一 對應(yīng)原則，生成新的控制輪廓和新的羽化輪廓；55. 按段遍歷新的控制輪廓，結(jié)合對應(yīng)的新的羽化輪廓，組合成多個(gè)第一多邊形，若第 一多邊形為三角形，則執(zhí)行步驟S6;56. 使用基于塊的圖像變形方式計(jì)算三角形內(nèi)每個(gè)像素對應(yīng)的透明度；57. 將新的控制輪廓和新的羽化輪廓混疊，得到圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜；58. 對圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜進(jìn)行去噪處理和平滑處理；59. 根據(jù)圖像運(yùn)算類型，將圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜與待處理的圖像的透明度 進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到摳像輪廓的第二透明度掩膜； S10.將待處理的圖像的透明度替換為摳像輪廓的第二透明度掩膜，得到輸入控制輪廓 到羽化輪廓的摳像結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:所 述步驟S2包括以下子步驟：521. 將控制輪廓和羽化輪廓之間的圖像細(xì)分為三角形；522. 通過進(jìn)行細(xì)分三角形到對應(yīng)模型三角形的透明度掩膜的映射關(guān)系，獲取圖像羽化 區(qū)域的透明度值；523. 根據(jù)細(xì)分三角形的四種類型，使用相應(yīng)的羽化類型生成四個(gè)只有透明度的三角形 映射模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:所 述步驟S4中，當(dāng)羽化寬高數(shù)據(jù)為正值時(shí)，對應(yīng)的羽化輪廓外延；當(dāng)羽化寬高數(shù)據(jù)為負(fù)值時(shí)， 對應(yīng)的羽化輪廓收縮。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:所 述步驟S4中，在羽化輪廓外延時(shí)，對羽化輪廓的每一段進(jìn)行外延，并根據(jù)前一段羽化輪廓計(jì) 算結(jié)果進(jìn)行羽化輪廓對應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)的添加。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:所 述步驟S6中，若三角形是向內(nèi)的，則將三角形的透明度與控制輪廓包圍的圖像的透明度進(jìn) 行與運(yùn)算，否則將三角形的透明度與羽化輪廓包圍的圖像的透明度進(jìn)行或運(yùn)算。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:所 述步驟S8中去噪處理的方式為:采用中值濾波平滑過濾掉圖像細(xì)分三角形映射中出現(xiàn)的透 明度奇異點(diǎn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制輪廓及其對應(yīng)羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:所 述步驟S8中平滑處理的方式為采用高斯濾波平滑圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK105894524SQ201610284185
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】王傳經(jīng), 韓志宏, 謝世斌
【申請人】成都索貝數(shù)碼科技股份有限公司