一种对抽象化图像进行矢量化的方法技术

本发明专利技术公开了一种对抽象化图像进行矢量化的方法，包括以下实施步骤：1）利用特征保持抽象化方法对待处理的图像进行抽象化处理得到抽象化图像；2）对抽象化图像进行边界提取得到图像边界；3）利用图像边界在所述抽象化图像上进行采样，获得与正方形各个顶点相匹配的颜色信息，即获得矢量化图像数据；4）利用泊松图像重建方法将所述矢量化图像数据进行绘制得到光栅化图像。本发明专利技术通过对图像进行基于特征流场的抽象化处理，再提取出图像的边界，接着配合边界进行颜色采样，最后利用泊松图像重建绘制图像，能够使得恢复出的图像变化连续，视觉效果光滑，与抽象化图像具有相似性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机图形学、图像处理的图像矢量化领域，尤其涉及。
技术介绍
在计算机中，图像的描述一般可以分为两大类一光栅图像和矢量图像。光栅图像是由称作像素(图像元素)的点组成的，这些点通过不同的组合模型构成图像。矢量图通过几何元素和一定的绘制方法来描述图形，几何元素包括点、线、矩阵、多边形、曲线等等。图像矢量化是数字图像处理中的一个重要问题，是一个综合计算机视觉、计算机图像处理、计算机图形学和人工智能等各个学科的交叉课题。矢量图像由于是基于几何图形描述，表示紧凑，存储结构更灵活；另外，对矢量图像进行编辑，例如对图像中某些对象进行旋转、缩放时只需对相应的几何图元进行操作即可，相对方便；再者，矢量图像在缩放，尤其是放大方面表现出了很大的优势一信息不失真，不像光栅图像放大那样出现边界模糊的问题，即矢量图像是分辨率无关的。随着中国娱乐产业的逐步成熟和因特网的日益普及，中国的娱乐业消费市场正在不断发展，而对于其中的卡通动画、计算机艺术创作、二维游戏、广告创意等领域，抽象化图像以其更加具有吸引力的可视信息表达方式，更容易给人留下深刻的印象，在这些领域抽象化图像有着广泛的应用。另外一方面，各种配备不同分辨率的终端设备需要对图像进行传输、处理、显示，而矢量化图像是解决这一问题的一个有效方法，针对抽象化图像的矢量化方法具有这一方面的意义。抽象化(Abstraction)是非真实感处理的一种方法，它是指以缩减一个概念或是一个现象的信息含量来将其一般化(Generalization)的过程，主要是为了只保存某一方面的特定信息。例如，将一个皮制的足球抽象化成一个球，只保留一般球的属性和行为等信息。抽象化主要是为了使处理对象的复杂度降低。在图像处理领域，由于图像的复杂性并不利于数据的精简以及有效的表达，所以抽象化就是要谋求图像更简化和有效信息更突出的表达。图像抽象化的研究领域是很广泛的，包括:基于流线感抽象化(Flow-BasedAbstraction)、基于形状简化的抽象化(Shape-Simplifying Abstraction)等。自上世纪六十年代起，就不断有国内外学者提出图像边缘检测方法，Laplace边缘检测算子和Sobel边缘检测算子都依据图像某像素与其相邻(四邻域)像素的变化强度来判断该点是否为边缘位置，Robinson边缘检测算子则将Sobel算子推广到八个方向上，而Roberts边缘检测算子则根据相互垂直方向上的差分来估计梯度，来判断该位置是否为边缘位置。这些方法都依据像素变化的特点来定位边缘位置，方便易用，但对噪声也较为敏感，定位也不够精确。2006年Lecot和Levy开发了 ARDEC0，这个系统使用了三角网格来表达图像，将图像根据特征点进行三角化，并利用Mumford-Shah能量最小化方法来自动优化绘制结果，该系统还可以针对指定的位置对该局部进行网格加密，并支持SVG格式(Scalable VectorGraphics，是一种互联网传输矢量图的一种标准格式)，但由于SVG只支持线性的颜色过渡，这一方法使得三角网格之间的颜色过渡并不自然，这一方法的另一个不足之处在于三角网格的密度过大，在图像的平滑区域依然需要一定密度的三角网格，导致数据冗余相对严重。
技术实现思路
为解决不同分辨率的终端设备上的抽象化图像传输、处理、显示等问题，本专利技术提供了，可以有效避免颜色过渡不连续的问题，本专利技术在表达不规则形状对象时也相对优于网格。，包括以下实施步骤:I)利用特征保持抽象化方法对待处理的图像进行抽象化处理得到抽象化图像；2)对抽象化图像进行边界提取得到图像边界；a)将抽象化图像转换到Lab颜色空间，针对L分量将颜色数值范围划分成η个区域，并赋予每个区域相应的编号，将抽象化图像的各像素数值转化为该像素原颜色数值所对应区域的编号；b)针对所述L分量，将所有相互毗邻的四个像素构建为正方形，利用划分线段分割每个正方形，使正方形中编号相同的顶点处在同一区域，且所述划分线段的端点处在正方形侧边的中点；c)对任意两个相连通正方形，将有交点的划分线段相互连接形成分割线，该分割线与抽象化图像的外边缘共同构成所 述的图像边界；3)利用图像边界在所述抽象化图像上进行采样，获得与正方形各个顶点相匹配的颜色信息，即获得矢量化图像数据；4)利用泊松图像重建方法将所述矢量化图像数据进行绘制得到光栅化图像。特征保持抽象化方法，Jan Eric Kyprianidis等人在2008年公开了一种特征保持图像抽象化方法(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.)。所述步骤I)中的特征保持抽象化过程包括使用结构张量计算图像的流场，再根据流场对图像进行线积分卷积操作。所述的结构张量表达式为:I1I Is= X VV其中，Ix为各像素在水平方向的梯度，Iy为各像素在竖直方向的梯度，该矩阵的特征值的较小者为像素的特征方向。所述的线积分卷积操作的表达式为:/_(/,).) = / Ζ式中，iQ为当前像素的二维坐标，C(i)为当前像素的特征方向所指向的位置，w(i)为权重信息，z表示与当前像素邻近的周围像素坐标集合，i表示z在当前像素的特征方向上的元素，I为像素值，I (C(i))为C(i)位置的像素值。所述的权重信息w (iQ，i)的表达式为:w(x, y) = G (I I y-χ |, σ s) G (11 (y) -1 (x) |，σ r)其中，x, y对应所述的‘ i, σ s和σ ^表示高斯函数的参数，I (y)和I (X)分别表示X和y位置的像素值。在步骤2)中，所述的η为2 256的自然数，各区域编号从O到(η_1)，每个区域的跨度为256/η。像素数值为0-255，而η为I时又无意义，η=2时图像变成二值图像，256为上限。进一步优选η为16 64。作为优选的，还包括对分割线进行光滑处理，而后得到所述的图像边界。光滑处理的优点在于使图像的封闭边界整体更加光滑，一般物体的边界都是光滑的，甚至是连续曲线形的，光滑之后可以理解为更加靠近图像对象的实际边界。进一步优选的，所述的所述光滑处理为:确定分割线与各个正方形侧边的交点，若该交点两侧的划分线段在各自的正方形内均无交叉点，则移动该交点，使该交点两侧的划分线段之间的夹角增大。首先确定分割线与各个正方形侧边的交点，再判断该交点两侧的划分线段在各自的正方形内有无交叉点，该交叉点为同一正方形内划分线段的交点，若交叉点存在，保持当前分割线与各个正方形侧边的交点位置不变，若无相应的交叉点，侧移动当前的交点，并使该交点两侧的划分线段之间的夹角增大。本专利技术具有下述优点:1、本专利技术通过对图像进行基于特征流场的抽象化处理，再利用一种封闭边界提取方法提取出图像的边界，接着配合边界进行颜色采样，最后利用泊松图像重建绘制图像，能够使得恢复出的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对抽象化图像进行矢量化的方法，其特征在于，包括以下实施步骤：1）利用特征保持抽象化方法对待处理的图像进行抽象化处理得到抽象化图像；2）对抽象化图像进行边界提取得到图像边界；a）将抽象化图像转换到Lab颜色空间，针对L分量将颜色数值范围划分成n个区域，并赋予每个区域相应的编号，将抽象化图像的各像素数值转化为该像素原颜色数值所对应区域的编号；b）针对所述L分量，将所有相互毗邻的四个像素构建为正方形，利用划分线段分割每个正方形，使正方形中编号相同的顶点处在同一区域，且所述划分线段的端点处在正方形侧边的中点；c）对任意两个相连通正方形，将有交点的划分线段相互连接形成分割线，该分割线与抽象化图像的外边缘共同构成所述的图像边界；3）利用图像边界在所述抽象化图像上进行采样，获得与正方形各个顶点相匹配的颜色信息，即获得矢量化图像数据；4）利用泊松图像重建方法将所述矢量化图像数据进行绘制得到光栅化图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯结青，邱儒，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：