片网模型及其构建方法技术

本发明专利技术涉及图像处理技术领域，具体涉及一种用于图像表示的片网模型以及该片网模型的构建方法。该用于图像表示的片网模型，为由若干个复合节点以及基本节点组成的森林状结构，每个所述复合节点均为非叶节点，每个所述基本节点均为叶节点；所述基本节点包括图像的某片区域以及代表该片区域表观特征的代表性片；所述复合节点包括图像的某片区域并且可以进一步分解为基本节点和/或复合节点；位于所述森林状结构的同一层、且空间位置相连的两个节点间存在一条边，边上具有用于表示这两个节点空间相对位置的关系矩阵。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种用于图像表示的片网模型以及该片网模型的构建方法。该用于图像表示的片网模型，为由若干个复合节点以及基本节点组成的森林状结构，每个所述复合节点均为非叶节点，每个所述基本节点均为叶节点；所述基本节点包括图像的某片区域以及代表该片区域表观特征的代表性片；所述复合节点包括图像的某片区域并且可以进一步分解为基本节点和/或复合节点；位于所述森林状结构的同一层、且空间位置相连的两个节点间存在一条边，边上具有用于表示这两个节点空间相对位置的关系矩阵。【专利说明】
本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种用于图像表示的片网模型以及该片网模型的构建方法。
技术介绍
近些年来，各种图像处理技术已经成为计算机学科研究的热门领域。其中，基于片的图像合成和编辑技术已经成为了用户编辑多媒体内容的强大工具。现有技术中基于片的图像编辑方法，典型的如2009年Barnes等人提出的PatchMatch，需要用户提供语义上的指导或交互才能获得有意义的结果；而且，对于基于多张图像进行的编辑，用户需要自己寻找新的物体或者区域合成到指定的位置；但是这些均需要用户具有较强的美术专业知识以及对软件的熟练掌握；同时，在候选图像较多的情况下，需要用户付出长时间的枯燥劳动。2011年HaCohen等人提出的NRDC (非刚性密集对应方法)能够应用于上述情景，其通过自动寻找合适的图像片来进行合成；但是该方法的缺点是处理速度较慢，无法满足实时图像编辑，尤其对于基于图像库的编辑需要。利用图像搜索的方法也可以为上述情景找到合适的图像源；但是图像搜索方法一般都是基于全局特征，无法为局部图像的编辑找到合适的最优的部分图像区域。综上所述，在目前已有的图像合成技术的基础上进行图像库中的基于片的图像编辑，其主要困难在于编辑技术中用到的图像片只描述了局部的表观特征，没有对图像片上下文或者图像本身的描述，无法在图像库中进行对内容的有效组织和查找，而利用全局特征进行图像搜索的方法，又缺乏对局部信息的准确定位。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种用于图像表示的片网模型以及该片网模型的构建方法，从而使片网模型能够利用图像片的形式描述图像的局部信息，又能够提取图像的结构信息并进行抽象的表达，从而能够满足利用一个图像库中的图像进行局部图像编辑的需要。(二)技术方案本专利技术技术方案如下:一种用于图像表示的片网模型，所述片网模型为由若干个复合节点以及基本节点组成的森林状结构，每个所述复合节点均为非叶节点，每个所述基本节点均为叶节点；所述基本节点包括图像的某片区域以及代表该片区域表观特征的代表性片；所述复合节点包括图像的某片区域并且可以进一步分解为基本节点和/或复合节点；位于所述森林状结构的同一层、且空间位置相连的两个节点间存在一条边，边上具有用于表示这两个节点空间相对位置的关系矩阵。优选的，所述关系矩阵中的每个元素的值均被归一化到O?1，代表所述边连接的一个节点中的像素位于另一节点的特定相对位置的概率。优选的，所述关系矩阵为5X5矩阵。本专利技术还提供了一种构建上述任意一种片网模型的方法:一种片网模型构建方法，包括步骤:S1.选取代表性片以及被所述代表性片代表的图像区域，建立基本节点；S2.根据空间连接关系，将图像区域面积小于预设值的基本节点组合成为复合节占.S3.将所述复合节点以及图像区域面积超出所述预设值的基本节点作为所述森林状结构的第一层；S4.将所述复合节点分解为基本节点和/或复合节点，直至所有叶节点均为基本节点；S5.在位于所述森林状结构的同一层、且空间位置相连的两个节点间添加边，并在所述边上添加所述关系矩阵。优选的，所述步骤SI进一步包括:Sll.将图像中所有像素按照梯度值排序；S12.在尚未被任何代表性片代表的区域内梯度值最小的位置生成一个代表性片;S13.对于任意一个尚未被任何代表性`片代表的像素，判断将以该像素为中心的图像片能否被所述步骤S12中生成的代表性片代表；S14.重复步骤S12-S13直至图像中所有像素被代表性片代表。优选的，所述步骤S12与步骤S13之间还包括:根据公式【权利要求】1.一种用于图像表示的片网模型，其特征在于，所述片网模型为由若干个复合节点以及基本节点组成的森林状结构，每个所述复合节点均为非叶节点，每个所述基本节点均为叶节点； 所述基本节点包括图像的某片区域以及代表该片区域表观特征的代表性片；所述复合节点包括图像的某片区域并且可以进一步分解为基本节点和/或复合节点； 位于所述森林状结构的同一层、且空间位置相连的两个节点间存在一条边，边上具有用于表示这两个节点空间相对位置的关系矩阵。2.根据权利要求1所述的片网模型，其特征在于，所述关系矩阵中的每个元素的值均被归一化到O~1，代表所述边连接的一个节点中的像素位于另一节点的特定相对位置的概率。3.根据权利要求1或2所述的片网模型，其特征在于，所述关系矩阵为5X5矩阵。4.一种构建权利要求1-3任意一项所述片网模型的方法，其特征在于，包括步骤: 51.选取代表性片以及被所述代表性片代表的图像区域，建立基本节点； 52.根据空间连接关系，将图像区域面积小于预设值的基本节点组合成为复合节点； 53.将所述复合节点以及图像区域面积超出所述预设值的基本节点作为所述森林状结构的第一层； 54.将所述复合节点分解为基本节点和/或复合节点，直至所有叶节点均为基本节点； 55.在位于所述森林状结构的同一层、且空间位置相连的两个节点间添加边，并在所述边上添加所述关系矩阵。`5.根据权利要求4所述的片网模型构建方法，其特征在于，所述步骤SI进一步包括: 511.将图像中所有像素按照梯度值排序； 512.在尚未被任何代表性片代表的区域内梯度值最小的位置生成一个代表性片； 513.对于任意一个尚未被任何代表性片代表的像素，判断将以该像素为中心的图像片能否被所述步骤S12中生成的代表性片代表； 514.重复步骤S12-S13直至图像中所有像素被代表性片代表。6.根据权利要求5所述的片网模型构建方法，其特征在于，所述步骤S12与步骤S13之间还包括: 根据公式=Σ 7 Σ 将所述代表性片的中心移动到Xnev ； 7.根据权利要求5或6所述的片网模型构建方法，其特征在于，所述步骤S13进一步包括: 对于任意一个尚未被任何代表性片代表的像素，将以该像素为中心的图像片与所述步骤S12中生成的代表性片在Lab颜色空间进行欧拉距离计算； 计算得到的欧拉距离不大于阈值的图像片则被所述步骤S12中生成的代表性片代表。8.根据权利要求7所述的片网模型构建方法，其特征在于，所述步骤S13中阈值 9.根据权利要求4所述的片网模型构建方法，其特征在于，所述步骤S2以及步骤S3中预设值是所述图像的总面积的10%。10.根据权利要求4所述的片网模型构建方法，其特征在于，所述步骤S5中，计算关系矩阵中任意元素M (i，j)的方式如下: 对于所述边连接的一个节点的每个像素，统计该像素的(i_2，j-2)方位处是否有另一节点的像素出现，若有，则M (i，j)计数加I ; 通过统计计数，最终将得到的矩阵中的每个元素归一化到(0，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于图像表示的片网模型，其特征在于，所述片网模型为由若干个复合节点以及基本节点组成的森林状结构，每个所述复合节点均为非叶节点，每个所述基本节点均为叶节点；所述基本节点包括图像的某片区域以及代表该片区域表观特征的代表性片；所述复合节点包括图像的某片区域并且可以进一步分解为基本节点和/或复合节点；位于所述森林状结构的同一层、且空间位置相连的两个节点间存在一条边，边上具有用于表示这两个节点空间相对位置的关系矩阵。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡事民，张方略，汪淼，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：