基于控制輪廓及其對應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羽化輪廓的摳像方法，包括：S1.獲取輸入數據；S2.實現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.進行羽化輪廓的重新計算，生成新的控制輪廓和羽化輪廓；S5.根據新的控制輪廓和羽化輪廓組合成多個第一多邊形；S6.若第一多邊形為三角形，計算三角形的透明度；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行邏輯運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)明實現了從某一輪廓到對應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羽化輪廓的摳像方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及輪廓圖形重構技術領域，特別是涉及一種基于控制輪廓及其對應羽化 輪廓的摳像方法。
【背景技術】
[0002] 圖像摳像作為一種圖像處理領域的一種方式，其應用范圍越來越廣。現有的摳像 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，然后沿圖像邊緣進行向 內向外兩個方向的羽化，以此實現整個摳像過程。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輪廓之間的透明度漸變摳像?，F有的摳像技術基于圖像處理技術，主 要針對一個圖像選定區(qū)域的摳像，不能實現多個選定輪廓之間的共同重疊摳像效果或是多 個圖像共同摳像的交叉效果，在同一圖像多個交叉的摳像區(qū)域缺少重疊區(qū)域透明度漸變交 叉效果。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于控制輪廓及其對應羽化輪 廓的摳像方法，實現了從某一輪廓到對應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方案來實現的：基于控制輪廓及其對應羽化輪廓的 摳像方法，包括以下步驟：
[0005] S1.獲取輸入數據，輸入數據包括待處理的圖像、控制輪廓、羽化輪廓、羽化寬高數 據、羽化類型和圖像運算類型；
[0006] S2.采用基于模型映射的方式實現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.根據羽化寬高數據進行羽化輪廓的重新計算，基于控制輪廓點和羽化輪廓點 一一對應原則，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，結合對應的新的羽化輪廓，組合成多個第一多邊形， 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算三角形內每個像素對應的透明度；
[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行去噪處理和平滑處理；
[0013] S9.根據圖像運算類型，將圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜與待處理的圖像的透 明度進行邏輯運算，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分為三角形；
[0017] S22.通過進行細分三角形到對應模型三角形的透明度掩膜的映射關系，獲取圖像 羽化區(qū)域的透明度值；
[0018] S23.根據細分三角形的四種類型，使用相應的羽化類型生成四個只有透明度的三 角形映射模型。
[0019] 所述步驟S4中，當羽化寬高數據為正值時，對應的羽化輪廓外延；當羽化寬高數據 為負值時，對應的羽化輪廓收縮。
[0020] 所述步驟S4中，在羽化輪廓外延時，對羽化輪廓的每一段進行外延，并根據前一段 羽化輪廓計算結果進行羽化輪廓對應點數據的添加。
[0021] 所述步驟S6中，若三角形是向內的，則將三角形的透明度與控制輪廓包圍的圖像 的透明度進行與運算，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行或運 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分三角形映射 中出現的透明度奇異點。
[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羽化輪廓的摳像 方法，實現了從某一輪廓到對應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對應關系，進而生成新的輪廓圖形的細分圖形組合方式。
【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。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于 以下所述。
[0031 ]如圖1所示，基于控制輪廓及其對應羽化輪廓的摳像方法，包括以下步驟：
[0032] S1.獲取輸入數據，輸入數據包括待處理的圖像、控制輪廓、羽化輪廓、羽化寬高數 據、羽化類型和圖像運算類型，控制輪廓點與羽化輪廓點一一對應。
[0033]本實施例中，由于每個像素都需要進行計算，使用GPU進行硬件加速以提高執(zhí)行效 率，因此，輸入數據中待處理的圖像存儲在顯存中。
[0034] S2.采用基于模型映射的方式實現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分為三角形；
[0037] S22.通過進行細分三角形到對應模型三角形的透明度掩膜的映射關系，獲取圖像 羽化區(qū)域的透明度值，以此實現羽化輪廓部分的圖像透明度計算；
[0038] S23.根據細分三角形的四種類型，使用相應的羽化類型生成四個只有透明度的三 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，圖中箭頭方向為透明度從255漸變到0的方向。模型一從左側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到上邊 透明度從255漸變到0;模型四從三角形左側邊到斜邊透明度從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進行控制輪廓區(qū)域內透明度的計算參考。
[0042] S4.根據羽化寬高數據進行羽化輪廓的重新計算，基于控制輪廓點和羽化輪廓點 一一對應原則，生成新的控制輪廓和新的羽化輪廓。
[0043]所述步驟S4中，當羽化寬高數據為正值時，對應的羽化輪廓外延；當羽化寬高數據 為負值時，對應的羽化輪廓收縮。
[0044] 所述步驟S4中，在羽化輪廓外延時，對羽化輪廓的每一段進行外延，并根據前一段 羽化輪廓計算結果(計算結果可能是外延或者收縮)進行羽化輪廓對應點數據的添加。在羽 化輪廓收縮時計算輪廓交點，避免錯誤的冗余輪廓點導致最終結果有重疊錯誤。
[0045] S5.按段遍歷新的控制輪廓，結合對應的新的羽化輪廓，組合成多個第一多邊形， 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:若羽化輪 廓段不在控制輪廓段的同側，則計算羽化輪廓段和控制輪廓段的交點，然后將四邊形分為 兩個三角形;若羽化輪廓段在控制輪廓段的同側，則直接將四邊形細分為兩個三角形。然后 同時確定兩個三角形對應的模型兩個三角形相對于控制輪廓是向外拉伸或是向內拉伸，然 后跳轉步驟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 行曲線細分，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 行處理，對細分段數較少的曲線段進行插值，保證控制輪廓曲線和羽化輪廓曲線的點數相 同。對控制輪廓曲線和羽化輪廓曲線進行頂點對應，此處采用改進的輪廓繞行的頂點對應 算法:首先計算輪廓的尖銳點、對輪廓進行分段，然后對輪廓的分段采用輪廓繞行的頂點對 應算法進行頂點對應。兩條曲線(Mt)、c 2(t)對應的頂點插值曲線為：
[0048] C(so,t) = (l-so)Ci(u(t))+soC2(v(t)) s〇G [0,1]
[0049] 良好的對應應該使對給定so插值曲線C( so，t)不自交，不自交等價于對應的切向量 內積為正值，單位化切向量1'1(〇、1'2(〇的計算公式為：
[0052]把以上兩項作為差異值，得到最優(yōu)匹配的插值曲線和曲面具有良好的性態(tài)。
[0053]按段遍歷對應的曲線段和對應的頂點生成細分的第二多邊形，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:若新的羽化輪廓段不在新的控制輪廓段的同側，則計算新的羽化輪廓段和新的 控制輪廓段的交點，然后將四邊形分為兩個三角形;若新的羽化輪廓段在新的控制輪廓段 的同側，則直接將四邊形細分為兩個三角形。然后同時確定兩個三角形對應的模型兩個三 角形相對于控制輪廓是向外拉伸或是向內拉伸，然后跳轉步驟S6。如果是三角形，跳轉步驟 S6〇
[0054] S6.使用基于塊的圖像變形方式計算三角形內每個像素對應的透明度。
[0055]所述步驟S6中，若三角形是向內的（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行與運算，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行或運算。對三角形進行邊緣處理，重新根據三角形三條 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分三角形映射 中出現的透明度奇異點。
[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。本實施例使用模型映射模式，在細分三角形大小和參考模型大小區(qū)別比較大時，摳像 透明度結果可能不太平滑，通過進行高斯濾波平滑透明度結果。高斯函數公式如下：
[0061 ]其中x、y為圖像坐標，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.根據圖像運算類型，將圖像摳像輪廓的第一透明度掩膜與待處理的圖像的透 明度進行邏輯運算，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果。
[0064] 本發(fā)明通過多邊形輪廓曲線細分、細分點插值、頂點對應，生成從控制輪廓到羽化 輪廓的新的輪廓控制點對應關系，進而生成新的輪廓圖形的細分圖形組合方式;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，拖動輪廓點到羽化輪廓，實現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，支持同一圖像多個交叉羽化輪廓的多種圖像運算方 式，實現多個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分、頂點對應、輪廓多邊形重構和基于模型映射 的摳像框架，再借助GPU加速，實現高效的圖像摳像方法，可用于單幅圖像摳像處理以及動 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)選實施方式，應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的 形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本 文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進 行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍 內。
【主權項】
1. 基于控制輪廓及其對應羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:包括以下步驟：51. 獲取輸入數據，輸入數據包括待處理的圖像、控制輪廓、羽化輪廓、羽化寬高數據、 羽化類型和圖像運算類型；52. 采用基于模型映射的方式實現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. 根據羽化寬高數據進行羽化輪廓的重新計算，基于控制輪廓點和羽化輪廓點一一 對應原則，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，結合對應的新的羽化輪廓，組合成多個第一多邊形，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算三角形內每個像素對應的透明度；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行去噪處理和平滑處理；59. 根據圖像運算類型，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 進行邏輯運算，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果。2. 根據權利要求1所述的基于控制輪廓及其對應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分為三角形；522. 通過進行細分三角形到對應模型三角形的透明度掩膜的映射關系，獲取圖像羽化 區(qū)域的透明度值；523. 根據細分三角形的四種類型，使用相應的羽化類型生成四個只有透明度的三角形 映射模型。3. 根據權利要求1所述的基于控制輪廓及其對應羽化輪廓的摳像方法，其特征在于:所 述步驟S4中，當羽化寬高數據為正值時，對應的羽化輪廓外延；當羽化寬高數據為負值時， 對應的羽化輪廓收縮。4. 根據權利要求3所述的基于控制輪廓及其對應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，對羽化輪廓的每一段進行外延，并根據前一段羽化輪廓計 算結果進行羽化輪廓對應點數據的添加。5. 根據權利要求1所述的基于控制輪廓及其對應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 行與運算，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行或運算。6. 根據權利要求1所述的基于控制輪廓及其對應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分三角形映射中出現的透 明度奇異點。7. 根據權利要求1所述的基于控制輪廓及其對應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】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, 韓志宏, 謝世斌
【申請人】成都索貝數碼科技股份有限公司