一種對抽象化圖像進行矢量化的方法技術

本發明專利技術公開了一種對抽象化圖像進行矢量化的方法，包括以下實施步驟：1）利用特征保持抽象化方法對待處理的圖像進行抽象化處理得到抽象化圖像；2）對抽象化圖像進行邊界提取得到圖像邊界；3）利用圖像邊界在所述抽象化圖像上進行采樣，獲得與正方形各個頂點相匹配的顏色信息，即獲得矢量化圖像數據；4）利用泊松圖像重建方法將所述矢量化圖像數據進行繪制得到光柵化圖像。本發明專利技術通過對圖像進行基于特征流場的抽象化處理，再提取出圖像的邊界，接著配合邊界進行顏色采樣，最后利用泊松圖像重建繪制圖像，能夠使得恢復出的圖像變化連續，視覺效果光滑，與抽象化圖像具有相似性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及計算機圖形學、圖像處理的圖像矢量化領域，尤其涉及。
技術介紹
在計算機中，圖像的描述一般可以分為兩大類一光柵圖像和矢量圖像。光柵圖像是由稱作像素(圖像元素)的點組成的，這些點通過不同的組合模型構成圖像。矢量圖通過幾何元素和一定的繪制方法來描述圖形，幾何元素包括點、線、矩陣、多邊形、曲線等等。圖像矢量化是數字圖像處理中的一個重要問題，是一個綜合計算機視覺、計算機圖像處理、計算機圖形學和人工智能等各個學科的交叉課題。矢量圖像由于是基于幾何圖形描述，表示緊湊，存儲結構更靈活；另外，對矢量圖像進行編輯，例如對圖像中某些對象進行旋轉、縮放時只需對相應的幾何圖元進行操作即可，相對方便；再者，矢量圖像在縮放，尤其是放大方面表現出了很大的優勢一信息不失真，不像光柵圖像放大那樣出現邊界模糊的問題，即矢量圖像是分辨率無關的。隨著中國娛樂產業的逐步成熟和因特網的日益普及，中國的娛樂業消費市場正在不斷發展，而對于其中的卡通動畫、計算機藝術創作、二維游戲、廣告創意等領域，抽象化圖像以其更加具有吸引力的可視信息表達方式，更容易給人留下深刻的印象，在這些領域抽象化圖像有著廣泛的應用。另外一方面，各種配備不同分辨率的終端設備需要對圖像進行傳輸、處理、顯示，而矢量化圖像是解決這一問題的一個有效方法，針對抽象化圖像的矢量化方法具有這一方面的意義。抽象化(Abstraction)是非真實感處理的一種方法，它是指以縮減一個概念或是一個現象的信息含量來將其一般化(Generalization)的過程，主要是為了只保存某一方面的特定信息。例如，將一個皮制的足球抽象化成一個球，只保留一般球的屬性和行為等信息。抽象化主要是為了使處理對象的復雜度降低。在圖像處理領域，由于圖像的復雜性并不利于數據的精簡以及有效的表達，所以抽象化就是要謀求圖像更簡化和有效信息更突出的表達。圖像抽象化的研究領域是很廣泛的，包括:基于流線感抽象化(Flow-BasedAbstraction)、基于形狀簡化的抽象化(Shape-Simplifying Abstraction)等。自上世紀六十年代起，就不斷有國內外學者提出圖像邊緣檢測方法，Laplace邊緣檢測算子和Sobel邊緣檢測算子都依據圖像某像素與其相鄰(四鄰域)像素的變化強度來判斷該點是否為邊緣位置，Robinson邊緣檢測算子則將Sobel算子推廣到八個方向上，而Roberts邊緣檢測算子則根據相互垂直方向上的差分來估計梯度，來判斷該位置是否為邊緣位置。這些方法都依據像素變化的特點來定位邊緣位置，方便易用，但對噪聲也較為敏感，定位也不夠精確。2006年Lecot和Levy開發了 ARDEC0，這個系統使用了三角網格來表達圖像，將圖像根據特征點進行三角化，并利用Mumford-Shah能量最小化方法來自動優化繪制結果，該系統還可以針對指定的位置對該局部進行網格加密，并支持SVG格式(Scalable VectorGraphics，是一種互聯網傳輸矢量圖的一種標準格式)，但由于SVG只支持線性的顏色過渡，這一方法使得三角網格之間的顏色過渡并不自然，這一方法的另一個不足之處在于三角網格的密度過大，在圖像的平滑區域依然需要一定密度的三角網格，導致數據冗余相對嚴重。
技術實現思路
為解決不同分辨率的終端設備上的抽象化圖像傳輸、處理、顯示等問題，本專利技術提供了，可以有效避免顏色過渡不連續的問題，本專利技術在表達不規則形狀對象時也相對優于網格。，包括以下實施步驟:I)利用特征保持抽象化方法對待處理的圖像進行抽象化處理得到抽象化圖像；2)對抽象化圖像進行邊界提取得到圖像邊界；a)將抽象化圖像轉換到Lab顏色空間，針對L分量將顏色數值范圍劃分成η個區域，并賦予每個區域相應的編號，將抽象化圖像的各像素數值轉化為該像素原顏色數值所對應區域的編號；b)針對所述L分量，將所有相互毗鄰的四個像素構建為正方形，利用劃分線段分割每個正方形，使正方形中編號相同的頂點處在同一區域，且所述劃分線段的端點處在正方形側邊的中點；c)對任意兩個相連通正方形，將有交點的劃分線段相互連接形成分割線，該分割線與抽象化圖像的外邊緣共同構成所 述的圖像邊界；3)利用圖像邊界在所述抽象化圖像上進行采樣，獲得與正方形各個頂點相匹配的顏色信息，即獲得矢量化圖像數據；4)利用泊松圖像重建方法將所述矢量化圖像數據進行繪制得到光柵化圖像。特征保持抽象化方法，Jan Eric Kyprianidis等人在2008年公開了一種特征保持圖像抽象化方法(Jan Eric Kyprianidis, Jurgen Dollner.1mage Abstraction byStructure Adaptive Filtering.1n Proceedings of EG UK Theory and Practice ofComputer Graphics, European Association for Computer Graphics, 2008:51-58.)。所述步驟I)中的特征保持抽象化過程包括使用結構張量計算圖像的流場，再根據流場對圖像進行線積分卷積操作。所述的結構張量表達式為:I1I Is= X VV其中，Ix為各像素在水平方向的梯度，Iy為各像素在豎直方向的梯度，該矩陣的特征值的較小者為像素的特征方向。所述的線積分卷積操作的表達式為:/_(/,).) = / Ζ式中，iQ為當前像素的二維坐標，C(i)為當前像素的特征方向所指向的位置，w(i)為權重信息，z表示與當前像素鄰近的周圍像素坐標集合，i表示z在當前像素的特征方向上的元素，I為像素值，I (C(i))為C(i)位置的像素值。所述的權重信息w (iQ，i)的表達式為:w(x, y) = G (I I y-χ |, σ s) G (11 (y) -1 (x) |，σ r)其中，x, y對應所述的‘ i, σ s和σ ^表示高斯函數的參數，I (y)和I (X)分別表示X和y位置的像素值。在步驟2)中，所述的η為2 256的自然數，各區域編號從O到(η_1)，每個區域的跨度為256/η。像素數值為0-255，而η為I時又無意義，η=2時圖像變成二值圖像，256為上限。進一步優選η為16 64。作為優選的，還包括對分割線進行光滑處理，而后得到所述的圖像邊界。光滑處理的優點在于使圖像的封閉邊界整體更加光滑，一般物體的邊界都是光滑的，甚至是連續曲線形的，光滑之后可以理解為更加靠近圖像對象的實際邊界。進一步優選的，所述的所述光滑處理為:確定分割線與各個正方形側邊的交點，若該交點兩側的劃分線段在各自的正方形內均無交叉點，則移動該交點，使該交點兩側的劃分線段之間的夾角增大。首先確定分割線與各個正方形側邊的交點，再判斷該交點兩側的劃分線段在各自的正方形內有無交叉點，該交叉點為同一正方形內劃分線段的交點，若交叉點存在，保持當前分割線與各個正方形側邊的交點位置不變，若無相應的交叉點，側移動當前的交點，并使該交點兩側的劃分線段之間的夾角增大。本專利技術具有下述優點:1、本專利技術通過對圖像進行基于特征流場的抽象化處理，再利用一種封閉邊界提取方法提取出圖像的邊界，接著配合邊界進行顏色采樣，最后利用泊松圖像重建繪制圖像，能夠使得恢復出的圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種對抽象化圖像進行矢量化的方法，其特征在于，包括以下實施步驟：1）利用特征保持抽象化方法對待處理的圖像進行抽象化處理得到抽象化圖像；2）對抽象化圖像進行邊界提取得到圖像邊界；a）將抽象化圖像轉換到Lab顏色空間，針對L分量將顏色數值范圍劃分成n個區域，并賦予每個區域相應的編號，將抽象化圖像的各像素數值轉化為該像素原顏色數值所對應區域的編號；b）針對所述L分量，將所有相互毗鄰的四個像素構建為正方形，利用劃分線段分割每個正方形，使正方形中編號相同的頂點處在同一區域，且所述劃分線段的端點處在正方形側邊的中點；c）對任意兩個相連通正方形，將有交點的劃分線段相互連接形成分割線，該分割線與抽象化圖像的外邊緣共同構成所述的圖像邊界；3）利用圖像邊界在所述抽象化圖像上進行采樣，獲得與正方形各個頂點相匹配的顏色信息，即獲得矢量化圖像數據；4）利用泊松圖像重建方法將所述矢量化圖像數據進行繪制得到光柵化圖像。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮結青，邱儒，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：