基于区域边界的图像变形算法

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1、系统仿真学报Vol.15No.7•976•JOURNALOFSYSTEMSIMULATIONJuly2003基于区域边界的图像变形算法偶春生，张佑生，高月芳(合肥工业大学计算机科学与技术系,合肥230009)摘要：基于区域边界的图像变形算法使用不同类型的区域划分图像，在区域内建立仅与该区域边界相关的扭曲函数，使区域内象素的扭曲局部化，同时又保证区域间扭曲函数的连续性，从而克服了基于特征线段、基于网格扭曲等方法的缺点。本文详细讨论了区域的划分类型和方法，给出了区域的扭曲函数，最后对复杂的人脸图像进行了实验。实验结果

2、表明，该算法所需用户控制少，方便用户对渐变精细度的控制，运算速度快，能产生理想的平滑渐变效果。关键词：渐变；线性插值；映射；扭曲函数文章编号：1004-731X(2003)07-0976-04中图分类号：TP391文献标识码：AAnImageMorphingAlgorithmBasedonBoundariesofRegionOUChun-sheng，ZHANGYou-sheng，GAOYue-fang(DepartmentofComputerScienceandTechnology,HefeiUniversity

3、ofTechnology,Hefei230009,China)Abstract:Thispaperpresentsanimagemorphingalgorithmbasedonboundariesofregion.Bydividingthewholeimage regionintosomesub-regionsandconstructingwarpfunctionineachregion,thealgorithmlocalizesthewarpfunctionand thewarpfunctionsindiffe

4、rentregionspossesscontinuityontheboundariesofneighboringregions.Thisalgorithmgetsrid ofsomedisadvantagesappearedinBeierandNeely’smethodandmesh-basedmethod.Thispaperdiscussesthemethodsof region-dividingandconstructswarpfunctionsfordifferenttypeofregions.Bymorp

5、hingafaceimage,thealgorithmis provedtobeefficient.Keywords:morphing;linearinterpolation;mapping;warpfunction1引言样条[6][7]、能量最小[8]、多层次自由变形[9]及不同拓扑结构间的变形技术[10][11]等。实际应用中，基于网格扭曲[3]、基于特征线段[4]是较 图像渐变（ImageMorphing）指把源图像以一种自然流常用的Morphing技术。基于网格扭曲的方法通过在源图像 畅的、戏剧性的、超现

6、实的方式‘扭曲’到目标图像[1]。在和目标图像中划分特征网格，指定网格线的特征对应关系来 这种光滑过渡中，中间帧既有源图像的特征，又有目标图像建立扭曲函数，该方法扭曲函数较易建立，但特征指定过于的特征。图像Morphing可以形成视觉愉悦的变形，在电影复杂。基于特征线段的方法通过在源图像和目标图像中指定 特技、教育和娱乐等领域得到广泛的应用。两个图像之间的特征线对，由特征线对的扭曲函数组合成图像的扭曲函数，形状过渡技术主要分为三个部分：（1）建立特征基元(如网从而实现图像Morphing。该方法简化了特征对应关系

7、的指 格结点、线段、曲线或点)对之间的对应关系，每一基元指定，但它却使扭曲产生（WarpGeneration）复杂化，且由于定一个图像特征或界标，根据特征对应关系计算映射函数，每对特征线对扭曲的作用域是全局的，而线对扭曲函数只能映射函数定义了两图像所有象素之间的空间关系；（2）在变保证位于线对上象素具有正确的变形，线对之外的象素变形形过程中利用映射函数通过插值计算中间特征位置；（3）当存在误差。此外，该方法还存在‘鬼线’（Ghost）的问题。两个图像被变形到中间特征位置队列时，在图像之间就产生其原因是为了保证特征

8、区域的正确性常需指定多对特征线了通常的颜色插值(如交叉分解)，形成中间帧图像[2]。对，这些线对所形成误差的共同作用使得非特征线上产生走Morphing技术的关键是映射函数的建立。由于映射函数是样。这就需要提供额外的辅助线对来减少特征线对所产生的扭曲过程的中心，也被称为扭曲函数（WarpFunction）。扭这种负面效应。而辅助线对的选取无规律可循，且在理论上 曲函数建立