基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法技术

本发明专利技术所提出一种基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法，运用纹理合成技术，可以生成纹理一致，过渡自然的大尺寸图案；人为创造的重叠区域取自纹理合成技术生成的图案当中，这使得原有的直线接缝被重叠区域直接取代，从而消除了直线缝隙。同时，最佳缝合线力图寻找一条使缝隙两侧差异最小的路径，尽可能使拼接图案在缝合线两侧能够平滑过渡。本发明专利技术算法能够更好地消除拼接缝隙，并且不会改变拼接图案的尺寸，通用性更强。

Digital camouflage pattern mosaic method based on texture synthesis and optimal stitching

The invention provides a digital camouflage pattern stitching method based on texture synthesis and optimal stitching line. By using texture synthesis technology, large-scale patterns with uniform texture and natural transition can be generated; the artificially created overlapping area is taken from the pattern generated by texture synthesis technology, which makes the original linear seam directly replaced by the overlapping area, thereby eliminating the linear gap. At the same time, the best suture line tries to find a path that minimizes the difference between the two sides of the gap, so that the stitching pattern can transit smoothly on both sides of the suture line as far as possible. The algorithm of the invention can better eliminate the splicing gap, and does not change the size of the splicing pattern, and has stronger versatility.

【技术实现步骤摘要】
基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法
本专利技术属于计算机技术和军事工程伪装技术的交叉
，具体涉及基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法，该方法可用于消除数码迷彩图案拼接所产生的接缝。
技术介绍
数码迷彩作为近年来发展迅速的一种迷彩样式，在军事伪装领域获得了广泛的运用。数码迷彩利用空间混色原理和斑块特性，使得伪装目标与背景之间的边界更为破碎、模糊，伪装效果较传统的迷彩图案更优。通常，根据伪装目标的自然背景生成的数码迷彩图案是一幅固定大小的二维图像，应用于实际的伪装目标上时，各平面边缘处都会出现显著的拼接痕迹，以致形成新的目标暴露特征，增加了目标的显著性，进而导致迷彩伪装的效果大打折扣。当前主流的图像拼接算法是基于特征点的拼接。其主要方法是，依照特征点匹配的结果计算两幅图像的重叠区域，然后获得重叠区域的最佳缝合线，最后运用图像融合技术完成拼接。基于特征点的图像配准可能导致待拼接图的旋转，并且拼接后的图像尺寸难以确定。而数码迷彩图案对旋转敏感，且拼接尺寸固定，不利于特征点的配准，同时数码迷彩的颜色单一，不利于图像融合。这导致我们难以直接将传统的拼接算法应用于数码迷彩拼接上。针对数码迷彩的拼接接缝问题，文献[1]《一种数码迷彩拼接算法》(喻钧,张强,陈中伟,等.光学技术,2017,43(4):339-342.)提出了一种基于圆柱体的数码迷彩拼接方案。该方法通过添加多列过渡迷彩，让两幅数码迷彩图案在拼接处能够平滑过渡。但这种方法会导致拼接图尺寸的扩大，适用范围较小；由于过渡迷彩是依据接缝两侧的斑块配置来决定的，接缝一侧的单一色彩区域如果较大，导致接缝显著，同时这种大面积的色块会对过渡迷彩列产生较大的影响，使得生成的过渡迷彩列难以消除接缝。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法，解决现有数码迷彩拼接中存在的接缝明显问题，以提高数码迷彩伪装目标的伪装性能。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下:基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法，包括以下步骤：步骤1、选定典型的背景区域，拍摄获取该区域的原始背景图像，依照原始背景图像和数码迷彩生成算法，设计数码迷彩图案A；步骤2、根据数码迷彩图案A，运用纹理合成技术生成大尺寸的迷彩图案B；步骤3、在数码迷彩图案B中，随机截取两个同尺寸的迷彩图案C1和迷彩图案C2，并假设迷彩图案C1拼在迷彩图案C2的左边；步骤4、运用纹理合成技术，将迷彩图案C1向右侧扩展，生成迷彩图案D1，将迷彩图案C2向左侧扩展，得到迷彩图案D2；迷彩图案C1中与迷彩图案D2重叠的部分和迷彩图案D2一起构成了伪重叠区域Ω1，迷彩图案C2中与迷彩图案D1重叠的部分和迷彩图案D1一起构成了伪重叠区域Ω2；步骤5、用缝合线算法分别计算伪重叠区域Ω1和伪重叠区域Ω2的缝合线L1和L2，分别对L1和L2上各点的评估值加和，选择L1或L2中评估加和值E较小的缝合线作为最终拼接的最佳缝合线；步骤6、对步骤5中迷彩图案C1和迷彩图案C2进行最佳缝合线拼接。进一步的，步骤6中，对迷彩图案C1和迷彩图案C2进行最佳缝合线拼接，具体方法为：将伪重叠区域中的两个迷彩图案(其中一个待拼接迷彩图案已经被扩展)沿着缝合线裁剪，丢弃靠近拼接一侧的部分，把剩下的部分沿着缝合线拼接在一起，从而完成了整个拼接流程。本专利技术的有益效果：本专利技术所提出的数码迷彩图案拼接方法，运用纹理合成技术，可以生成纹理一致，过渡自然的大尺寸图案；人为创造的重叠区域取自纹理合成技术生成的图案当中，这使得原有的直线接缝被重叠区域直接取代，从而消除了直线缝隙。同时，最佳缝合线力图寻找一条使缝隙两侧差异最小的路径，尽可能使拼接图案在缝合线两侧能够平滑过渡。本专利技术算法能够更好地消除拼接缝隙，并且不会改变拼接图案的尺寸，通用性更强。附图说明图1是本专利技术方法的流程图；图2是拼接图案区域划分图，其中，图2(a)是迷彩图案D1示意图，图2(b)是迷彩图案D2示意图,图2(c)是伪重叠区域Ω1示意图，图2(d)是伪重叠区域Ω2示意图；图3(a)是实施例中航拍的原始背景照片，图3(b)是实施例设计生成的数码迷彩图案A示意图；图4是实施例中数码迷彩图案B示意图；图5是实施例中迷彩图案C1和迷彩图案C2在迷彩图案B中的示意图；图6(a)是实施例中迷彩图案C1示意图,图6(b)是实施例中迷彩图案D1示意图，图6(c)是实施例中迷彩图案D2示意图,图6(d)是实施例中迷彩图案C2示意图,图6(e)是实施例中伪重叠区域Ω1的能量评估图，图6(f)是实施例中伪重叠区域Ω1最佳缝合线L1示意图,图6(g)是实施例中伪重叠区域Ω2的能量评估图,图6(h)是实施例中伪重叠区域Ω2最佳缝合线L2示意图；图7是实施例的拼接效果图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。如图1所示，本专利技术基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选定典型的背景区域，拍摄获取该区域的原始背景图像，依照原始背景图像和数码迷彩生成算法(《数码迷彩的生成算法研究》(喻钧,杨武侠,胡志毅,等.光电工程,2010,37(11):110-114.))，设计数码迷彩图案A；步骤2、根据数码迷彩图案A，运用纹理合成技术生成大尺寸的迷彩图案B；步骤3、在数码迷彩图案B中，随机截取两个同尺寸的迷彩图案C1、C2，并假设迷彩图案C1拼在C2的左边；步骤4、运用纹理合成技术，将迷彩图案C1向右侧扩展，生成迷彩图案D1，如图2(a)所示；将迷彩图案C2向左侧扩展，得到迷彩图案D2，如图2(b)所示；迷彩图案C1中与迷彩图案D2重叠的部分和迷彩图案D2一起构成了伪重叠区域Ω1图2(c)中的阴影部分表示Ω1，迷彩图案C2中与迷彩图案D1重叠的部分和迷彩图案D1一起构成了伪重叠区域Ω2,图2(d)中的阴影部分表示Ω2；图2(c)、图2(d)的重叠区内部的曲线为缝合线；(图中取迷彩图案D1和迷彩图案D2的宽度为迷彩图案C1或迷彩图案C2宽度的二分之一)；步骤5、分别计算伪重叠区域Ω1和伪重叠区域Ω2的最佳缝合线L1和L2，选择评估值之和E较小的缝合线作为最终拼接的最佳缝合线；步骤6、对步骤5、迷彩图案C1和迷彩图案C2进行缝合线拼接。下面结合一个具体实施例对本专利技术进行详细说明：实施例：步骤1、使用大疆Phantom4无人机实地航拍海洋背景照片，航拍的高度和距离在0-100米左右、入射余角不大于45°、航拍方向位于光照方向的左右30°以内、太阳高度角大于30°、大气能见度10公里以上，画面无曝光和噪声出现；基于《数码迷彩的生成算法研究》(喻钧,杨武本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选定典型的背景区域，拍摄获取该区域的原始背景图像，依照原始背景图像和数码迷彩生成算法，设计数码迷彩图案A；步骤2、根据数码迷彩图案A，运用纹理合成技术生成大尺寸的迷彩图案B；步骤3、在数码迷彩图案B中，随机截取两个同尺寸的迷彩图案C1和迷彩图案C2，并假设迷彩图案C1拼在迷彩图案C2的左边；步骤4、运用纹理合成技术，将迷彩图案C1向右侧扩展，生成迷彩图案D1，将迷彩图案C2向左侧扩展，得到迷彩图案D2；迷彩图案C1中与迷彩图案D2重叠的部分和迷彩图案D2一起构成了伪重叠区域Ω1，迷彩图案C2中与迷彩图案D1重叠的部分和迷彩图案D1一起构成了伪重叠区域Ω2；步骤5、用缝合线算法分别计算伪重叠区域Ω1和伪重叠区域Ω2的缝合线L1和L2，分别对L1和L2上各点的评估值加和，选择L1或L2中评估加和值E较小的缝合线作为最终拼接的最佳缝合线；步骤6、对步骤5中迷彩图案C1和迷彩图案C2进行最佳缝合线拼接。

【技术特征摘要】
1.基于纹理合成和最佳缝合线的数码迷彩图案拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选定典型的背景区域，拍摄获取该区域的原始背景图像，依照原始背景图像和数码迷彩生成算法，设计数码迷彩图案A；步骤2、根据数码迷彩图案A，运用纹理合成技术生成大尺寸的迷彩图案B；步骤3、在数码迷彩图案B中，随机截取两个同尺寸的迷彩图案C1和迷彩图案C2，并假设迷彩图案C1拼在迷彩图案C2的左边；步骤4、运用纹理合成技术，将迷彩图案C1向右侧扩展，生成迷彩图案D1，将迷彩图案C2向左侧扩展，得到迷彩图案D2；迷彩图案C1中与迷彩图案D2重叠的部分和迷彩图案D2一起构成了伪重叠区域Ω1，迷彩图案C2中与迷...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻钧，胡志毅，李中华，马龙，姚红革，王亚文，初苗，康秦瑀，高守义，廉志超，张云辉，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61