图像视点调整技术研究

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图像视点调整技术,一直是图像处理领域中的研究热点和重点,吸引了众多学者的关注。通过给定一个新视点,图像的视点调整就是利用计算机图像处理技术对图像场景进行重新渲染。这项技术不仅能给用户提供一个全方位的场景观测工具,弥补了人们空间想象力的不足,也能对那些取景视角不好的图像进行修复。一种有效的方法就是利用多张包含同一场景的图像进行精确配准而重建整个图像场景的三维,然后通过对场景进行重投影完成视点调整;另一种方法则是完全通过用户手工交互而产生图像变形的驱动,从而生成视点调整后的目标图像。针对那些场景中含有人造方体结构的图像,本文提出了一种高效的图像视点调整算法。首先,本文借助方体结构的空间特性建立了一个模拟的方体结构三维,在进行视点调整时它能够完全代替真实的方体结构三维。然后,以重投影得到的方体框架为图像变形的驱动而渲染产生视觉美观的目标图像。在利用网格变形产生目标图像的过程中,本文对网格优化的能量方程进行了精心设计,使网格求解能够简化为线性方程组的求解。另外,除了标准的方体结构之外,通过适当的交互辅助,本文也能对包含有非标准方体结构的图像进行处理。本文算法的优势在于避免了复杂的图像三维重建工作,大大降低了算法的复杂度,同时只需要单张输入图像即可进行操作;相比于利用纯手工交互产生目标图像中场景框架的方法,本文不仅大大地减少了图像交互的工作量,同时也避免了主观交互造成的图像结构不合理。在网格变形阶段,本文依据保角映射原理以及图像视觉特征约束提出了网格变形的能量优化方程,该方程经过形式改写最终能够转化为一个带约束的凸优化求解问题,这大大提高了其求解的速度。最后,通过对多组图像进行实际实验,本文算法对单幅输入图像的特征交互线条数平均为15,对于一幅分辨率为1024×768的图像,其对应的网格变形能量方程的平均求解时间为200ms。同时将本文实验结果与Adobe的Lightroom插件所得结果进行对比,本文结果很好地避免了Lightroom图像处理过程中产生的特征畸变。通过计算出若干个关键视点的网格,利用视点插值方法能够实时求解出关键视点组成区域内任意视点所对应的场景画面,这便于用户对场景进行全方位地观测。
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