图像抠像分割算法研究与应用.doc

湖南大学硕士专业学位研究生 毕业（学位）论文选题报告 姓 名 学　号 已修学分 所属学院 专业学位领域 指导教师 选题时间 研究方向 通信及网络软件 论文题目 图像抠像分割算法研究与应用 一、课题来源与选题依据 课题来源： 随着人类社会的发展和进步，人类日常生活的各个角落充满着各种各样的信息。由于计算机硬件飞速发展、数学以及计算机理论不断取得突破，数字图象处理和计算机视觉技术也得到了前所未有的快速发展。借助于这些技术，人们可以制作出五花八门，绚丽多彩的多媒体特殊效果来达到宣传、娱乐以及艺术创作的目的。其中，图象分割是图象处理的主要问题，也是计算机视觉领域低层次视觉中的主要问题。传统的图象分割是把图象划分成若干互不交迭区域的集合。这些区域要么对当前的任务有意义，要么有助于说明他们与实际物体或物体的某些部区域要么对当前的任务有意义，要么有助于说明他们与实际物体或物体的某些部领域，并涉及各种类型的图象。例如在医学中将核磁共振图象中的特定的器官分割出来，用于疾病的诊断；在遥感图象中将农田分割出来用于估计农产品的产量等等。图象前背景分割作为图象分割的一种，近年来得到了广泛深入的研究。从它的发展历史来看，这门技术能够得到持续发展最主要是由于电影特效制作以及照片特效制还可以把演员送到计算机生成的虚拟场景。几乎所有的现代电影制作都用到了图象前背景分割技术以及图象合成技术。因此，图象前背景分割具有巨大的商业价值。另外，图象前背景分割也广泛用于现在的媒体制作当中，包括杂志，二维艺术与图形，电视，广告，视频以及多媒体标题制作等等。尽管图象前背景分割由来已久，但直到今天，这项技术仍然还有许多地方值得研究。最近几年来，不少研究人员对图象的前背景分割技术进行了深入研究，提出了各种各样有效的算法。有些算法处理速度快，可以满足制作中的实时要求，但是只能在简单背景下工作。有的算法效果好，可以满足有些场合对复杂背景的精确要求，但是速度却不尽人意。因此，如何在复杂背景（如自然图象）下，高效、高速地进行图象前背景分割，仍是当前计算机图象和视觉领域的一个热点和难点。 1-(1) 公式引入Alpha通道的概念，其中，对于处于未知区域的某一像素点，C表示未知区域的某个像素点在该通道上颜色值，包括R、G、B三个通道。F、B分别表示这个像素点在各自通道上的物体的前景颜色值和背景颜色值，口表示要处理像素在该通道上的Alpha值。通过公式1-(1)，我们可以得出结论，未知区域的每一个像素点的颜色值C是由F、B、口三个参数决定的，也就是由前景颜色、背景颜色和口三者的值所共同决定的。 数字抠图技术的发展与现状 20世纪50年代，就出现图像处理技术了，当时的计算机水平已经发展到一定的程度，人们逐渐开始利用计算机来处理图像信息。20世纪60年代初期，数字图像处理逐渐形成了一门学科。早期的图像处理的目的是提高图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为标准。在图像处理中，输入的是低质量的图像，输出的是经过处理的、高质量的图像，常用的图像处理方法有图像复原、增强、压缩、编码等。 数字抠图技术的发展分为两大阶段：光学图像处理和数字图像处理。在当今信息技术快速发展情况下，光学场景图像处理已不能适应当今社会的快速发展，取而代之的是数字图像处理技术的的广泛应用，该技术使得图像处理更加精准和高效。 (1) 光学抠图时代 图像的抠图与图像合成最早产生于电影胶片的制作过程中。在电影胶带的制作过程中，根据电影剧情的发展、场景的需要，往往把同一个人物置于不同的胶带场景中，这就需要图像合成技术。那个时代的的图像合成技巧一般是连续两次使用曝光技术，第一 曝光时，遮住胶片不需要曝光的地方，第二次曝光时遮住上次曝光剩下的部分。与此同时，人们发明了光学硒片机，带动了相关技术的产生，使得图像的合成比较容易。光学抠图技术当时一般都是面对物体在单一背景中，这样比较容易从背景中提取出来。当面对背景颜色比较复杂的情况，需要人工来取得剪影，这项工作需要在转描机上进行，这项工作称为转描，转描需要比较长的时间和很大的耐心。 (2) 数字抠图时代 自20世纪80年代以来，随着计算机的广泛应用，硒片机等光学设备逐渐被淘汰，随之而来的是数字技术的兴起。数字抠图技术可以对蓝屏抠图进行精确地调整，相比光学设备对背景要求比较高，数字化的计算机可以自动的识别背景点，用抠图软件将前景图像提取出来。 差分抠像是数字技术发展的一个缩影，这不同于光学抠图时代的技术，不需要在蓝色背景或其他单色背景下获取物体。差分抠图的一般流程是：在同一背景下连续拍摄两次物体，第一次在有前景物体时拍摄，第二次在没有前景物体时拍摄。差分抠图根据拍摄的这两幅图片的差异来完成抠图。 目前，数字图像抠图技术一般分为两种：