專利名稱：一種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)圖像處理技術(shù)，具體是ー種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法。
背景技術(shù)：
前景提取是計算機(jī)圖像處理中非常重要的ー個操作，目的是將圖像中人類感興趣的區(qū)域從復(fù)雜的背景中提取出來，以便進(jìn)行后續(xù)的更換背景、改變透視效果、圖片拼貼等操作。但是要確定ー個像素是否屬于前景其實是ー個病態(tài)問題，通常難以從原圖像中直接得到準(zhǔn)確解，所以前景提取方法一般都需要一定的用戶交互。對于自然圖片的前景提取，我們設(shè)輸入的圖片為I，一般情況下我們認(rèn)為I由兩個部分組成。ー個部分是前景F，另ー個部分是背景B。對于第i個像素的顏色值
h我們可以將其表示為該像素的前景P和背景馬的線性組合
Zi = ^i+￠1-^)4-(I)
其中A表示第i個像素中前景的不透明度。假設(shè)共有N個像素的話，一共有N個方程，
3N個未知數(shù)。顯然，這是ー個病態(tài)問題，不存在一個確定解，通常難以從原圖像中直接得到準(zhǔn)確解，所以前景提取方法一般都需要一定得用戶交互。Trimap是前景提取問題中常見的用戶交互形式之一，所謂Trimap就是將圖像中的像素劃分為三部分確定的前景、確定的背景和未知區(qū)域。通過Trimap我們可以將(I)所代表的病態(tài)問題轉(zhuǎn)化為求解一個帶約束的最優(yōu)化過程。但基于Trimap的前景提取方法的ー個缺點就是需要用戶具有一定的經(jīng)驗，才能通過正確的交互得到比較好的前景提取結(jié)果，另外也比較難以處理具有很多洞的前景物體。前景提取的研究已經(jīng)進(jìn)行了十多年，在這個領(lǐng)域先后提出過Blue ScreenMatting、Bayesian Matting、Robust Matting、Soft Scissors 等具有代表性的技術(shù)和方法。Robust Matting由Wang Jue和Michael F. Cohen在2007年提出，相對于之前的方法在效果和效率兩方面都有很大的提高。在此方法中，對于每ー個未知像素，利用臨近已知像素中的前景顔色信息和背景顔色信息來作為自己的前景顔色和背景顔色的估計，這樣在方
程(I)中ミ和馬就變成了已知量，從而可以求得q。事實上，ー個未知像素臨近的已知像素是很多的，為此Robust Matting規(guī)定了ー套如何從臨近已知像素中選擇前景顏色信息和背景顏色信息的標(biāo)準(zhǔn)，以便得到更加準(zhǔn)確的巧。Soft Scissors是Robust Matting的作者提出的一種改進(jìn)方法,解決了如何標(biāo)記Trimap的問題，這種方法在實時性和可交互性上都有很大突破。在此方法中，用戶使用鼠標(biāo)沿著物體邊沿順時針勾勒出物體輪廓，要求鼠標(biāo)筆觸覆蓋的區(qū)域必須涵蓋前景和背景融合在一起的區(qū)域。換言之方法會將鼠標(biāo)筆觸覆蓋的區(qū)域作為未知區(qū)域，筆觸方向左邊的區(qū)域會被劃分為前景，右邊的區(qū)域會被劃分為背景，在此基礎(chǔ)上再運(yùn)用Robust Matting計算筆
觸覆蓋區(qū)域中未知像素的A值。這樣，用戶在勾勒輪廓的同時就能得到未知區(qū)域的不透明度，從而達(dá)到了實時性的要求，能夠運(yùn)用到諸如Photoshop之類的商業(yè)軟件中。但這種方法存在一個明顯的缺點是要求交互過程的相當(dāng)精確。A Closed Form Solution to Natural Image Matting 由 Anat Levin等人在2OO8年提出，這種方法的特點是交互的過程比較簡單，只要通過簡單地在畫面上指出部分前景和背景區(qū)域，就能得到比較好的前景提取效果。換言之，這種方法并不需要完整的Trimap信息，而是通過全局地進(jìn)行評價函數(shù)的最優(yōu)化來得到前景提取的結(jié)果。但這樣帶來的ー個弊端就是時間花費(fèi)很大，圖像中有很多我們并不關(guān)心的區(qū)域都納入了計算范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，能夠用比較簡明的交互得到比較好的結(jié)果，同時也能將時間復(fù)雜度控制在ー個合理范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，其包括以下步驟
步驟1，輸入圖片，設(shè)輸入的該圖片為I，I包括前景F和背景B，對于第i個像素的顔色
值4，將其表示為該像素的前景$和背景馬的線性組合
權(quán)利要求
1.一種基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1，輸入圖片，設(shè)輸入的該圖片為I，I包括前景F和背景B，對于第i個像素的顏色值Zi，將其表示為該像素的前學(xué)F和背景馬的線性組合
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于用戶交互Trimap的快速前景提取方法，其特征在于步驟.3)的小窗口采用3X3格式，從而保證小窗口邊沿部分是重疊的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于用戶交互Trimap的前景提取方法，首先輸入圖片，建立彩色線性模型，把一個小窗口內(nèi)像素的顏色值近似看作是線性排列的，之后得出評價函數(shù)，采用改進(jìn)的用戶交互方式來提供Trimap，之后只在前景和背景融合在一起的區(qū)域解最優(yōu)化問題。本發(fā)明通過引入簡單的Trimap，通過一定的用戶交互輸入，將病態(tài)問題轉(zhuǎn)化為一個帶約束的最優(yōu)化問題，在原有的方法的基礎(chǔ)上大大提高了計算效率，增加的用戶交互并不多，同時還保持了用戶交互的直觀性和方便性。實驗驗證，比起已有的方法實現(xiàn)，發(fā)明的方法可以有2~10倍不等的加速效果。
文檔編號G06T7/00GK102622754SQ201210048599
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者何滔, 歐陽俊濤, 沈啟群, 蔣子文 申請人:無錫宜華智能科技有限公司