一種多圖層任意形狀膜版的圖像疊加技術(shù)實(shí)現(xiàn)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯一種多圖層任意形狀膜版的圖像疊加技術(shù)實(shí)現(xiàn)-設(shè)計(jì)應(yīng)用在處理圖像的過(guò)程中，常常需要在背景圖像開(kāi)出任意形狀的剪裁區(qū)域來(lái)填充前景圖像，使得前景圖像在背景給定范圍內(nèi)顯示和活動(dòng)。圖像處理（imageprocessing），是指用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析，以達(dá)到所需結(jié)果的技術(shù)。又稱圖片處理、影像處理、照片處理、后期處理、P圖、PS。圖像處理一般指數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像是指用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過(guò)采樣和數(shù)字化得到的一個(gè)大的二維數(shù)組，該數(shù)組的元素稱為像素，其值為一整數(shù)，稱為灰度值。圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮，增強(qiáng)和復(fù)原，匹配、描述和識(shí)別3個(gè)部分。但這種疊加需求實(shí)際上是想要事先獲得一個(gè)任意形狀外輪廓，然后在背景的該輪廓區(qū)域內(nèi)填充上前景圖像，現(xiàn)有軟件較難實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)起來(lái)較繁瑣。

為解決該問(wèn)題，本文借鑒Photoshop軟件的多圖層制作思想，先提取或勾勒出任意形狀的剪裁區(qū)域（膜版），形成底色為白色的膜版圖層。再通過(guò)程序?qū)υ搱D層進(jìn)行二值化、求取膜版外接矩形、消除其內(nèi)部白色孤立點(diǎn)、利用區(qū)域連通性消除其內(nèi)部白色孤立區(qū)域等處理，形成黑色膜版，再將它與背景和前景疊加獲得復(fù)合圖像。從圖像中抽取某些有用的度量、數(shù)據(jù)或信息稱為圖像分析。圖像分析的基本步驟是把圖像分割成一些互不重疊的區(qū)域，每一區(qū)域是像素的一個(gè)連續(xù)集，度量它們的性質(zhì)和關(guān)系，把得到的圖像關(guān)系結(jié)構(gòu)和描述景物分類的模型進(jìn)行比較，以確定其類型。識(shí)別或分類的基礎(chǔ)是圖像的相似度。一種簡(jiǎn)單的相似度可用區(qū)域特征空間中的距離來(lái)定義。另一種基于像素值的相似度量是圖像函數(shù)的相關(guān)性。

1多圖層膜版疊加技術(shù)的工作原理

本疊加技術(shù)的主要思路是，運(yùn)用Photoshop的套索工具或畫(huà)圖軟件的“任意形狀的剪裁”工具在一張包含有目標(biāo)膜版的原始圖像上，提取所需的任意形狀的剪裁區(qū)域，然后復(fù)制、粘貼到一個(gè)底色為白色的圖像上，這里采取專門的處理算法可將膜版內(nèi)部全部變成黑色，得到的就是完整的膜版圖層，再將膜版圖像存成文件即可。進(jìn)行圖像疊加時(shí)，判斷背景上的點(diǎn)是否屬于膜版區(qū)域。工作原理如圖1所示。

膜版處理算法先對(duì)膜版原始圖像進(jìn)行二值化，變成白色或黑色，再消除膜版內(nèi)部白色孤立奇異點(diǎn)。利用區(qū)域連通性原理對(duì)膜版外接矩形內(nèi)的白色點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域連通性計(jì)算，獲得白色點(diǎn)的連通標(biāo)記。由于膜版內(nèi)部白色區(qū)域點(diǎn)的連通標(biāo)記大于膜版外部白色點(diǎn)的連通標(biāo)記，由此判定該白色點(diǎn)為膜版內(nèi)部點(diǎn)，從而消除膜版內(nèi)的白色空洞，產(chǎn)生完整的黑色膜版，為疊加準(zhǔn)備好所需的膜版圖層。

2具體算法

2.1膜版圖像二值化

對(duì)膜版原始圖像進(jìn)行二值化，對(duì)圖層每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行處理，保留白色和黑色點(diǎn)，把非白非黑的點(diǎn)顏色變成黑色。

2.2消除膜版內(nèi)白色孤立點(diǎn)

二值化后的膜版圖像可能存在一些白色孤立點(diǎn)，會(huì)影響后面的疊加處理，因此需消除。消除方法是對(duì)圖像中每個(gè)白色點(diǎn)判斷其四周8個(gè)鄰點(diǎn)是否均為黑色。

2.3求取膜版的外接矩形

為縮小后面區(qū)域連通性計(jì)算的范圍，需要求取膜版的外接矩形，即獲得膜版的左邊界點(diǎn)和右邊界點(diǎn)的橫坐標(biāo)Xmin、Xmax及上邊界點(diǎn)和下邊界點(diǎn)的縱坐標(biāo)Ymin、Ymax。

2.4區(qū)域連通性計(jì)算

為消除膜版內(nèi)部的白色區(qū)域，同時(shí)避免錯(cuò)誤地消除膜版外部的白色點(diǎn)，采用4鄰域法[1][2]計(jì)算圖層中外接矩形以內(nèi)白色點(diǎn)所屬的連通區(qū)域標(biāo)記。這里采用的技巧：將膜版外接矩形向外擴(kuò)大1個(gè)象素，得到外擴(kuò)矩形。求取膜版的外擴(kuò)矩形如圖2所示。該外擴(kuò)矩形上都是白色點(diǎn)，先將這些點(diǎn)的連通區(qū)域標(biāo)記賦為1，再計(jì)算外接矩形內(nèi)白色點(diǎn)的連通區(qū)域標(biāo)記。這樣外接矩形以內(nèi)而膜版以外的白色點(diǎn)的標(biāo)記肯定為1，膜版內(nèi)部白色區(qū)域的標(biāo)記將大于1。圖2中，A點(diǎn)為膜版以外的白色點(diǎn)，C點(diǎn)為膜版內(nèi)的白色區(qū)域中的點(diǎn)，B點(diǎn)為白色孤立點(diǎn)。

計(jì)算區(qū)域連通性的算法描述如下：

（1）對(duì)連通標(biāo)記數(shù)組初始化，外擴(kuò)矩形四邊上的點(diǎn)標(biāo)記為1，外擴(kuò)矩形內(nèi)部黑色點(diǎn)的標(biāo)記為0。

（2）從左至右、從上到下掃描圖像。

（3）對(duì)于每行的各點(diǎn)，如果某點(diǎn)的象素值為白色，則：如果上面點(diǎn)和左面點(diǎn)有一個(gè)標(biāo)記，則復(fù)制該標(biāo)記；如果2點(diǎn)有相同的標(biāo)記，則復(fù)制該標(biāo)記；如果2點(diǎn)有不同的標(biāo)記，則復(fù)制2點(diǎn)中較小標(biāo)記；將2標(biāo)記寫入等價(jià)表中作為等價(jià)標(biāo)記。遍從上到下4連通序貫的相關(guān)Delphi代碼如下：

MaxEquValue：=1；//連通標(biāo)記變量，初始為1

forj：=YmintoYmaxdo

fori：=XmintoXmaxdo

begin

ifImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j]=clWhitethen//是否白色

begin

if（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j-1]=clBlack）and

（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i-1，j]=clBlack）then

begin//上點(diǎn)和左點(diǎn)均為黑色點(diǎn)

MaxEquValue：=MaxEquValue+1；//新的連通標(biāo)記

EquTable[i，j]：=MaxEquValue；//賦值到標(biāo)記數(shù)組

end

elseif（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j-1]=clWhite）

and（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i-1，j]=clWhite）then

begin//上點(diǎn)和左點(diǎn)同時(shí)為白色點(diǎn)

Lj_1：=EquTable[i，j-1]；//上邊點(diǎn)的標(biāo)記

Li_1：=EquTable[i-1，j]；//左邊點(diǎn)的標(biāo)記

if（Li_10）and（Lj_10）then//標(biāo)記同時(shí)存在

begin

ifLi_1=Lj_1then//上點(diǎn)和左點(diǎn)標(biāo)記相同

EquTable[i，j]：=Li_1

else//上點(diǎn)和左點(diǎn)標(biāo)記不相同，取二者中小的

EquTable[i，j]：=MIN（Li_1，Lj_1）；

end；

end//endforelseif

else//上點(diǎn)或左點(diǎn)只有一個(gè)為白色點(diǎn)

begin

//上點(diǎn)為1，且有標(biāo)記L，則該點(diǎn)的標(biāo)記也為L(zhǎng)，上點(diǎn)優(yōu)先

if（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j-1]=clWhite）and

（EquTable[i，j-1]0）then

EquTable[i，j]：=EquTable[i，j-1]

//左點(diǎn)為1，且有標(biāo)記L，則該點(diǎn)的標(biāo)記也為L(zhǎng)

elseif（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i-1，j]=clWhite）and

（EquTable[i-1，j]0）then

EquTable[i，j]：=EquTable[i-1，j]；

end；//endforelse

end；//endforif

end；//endfori

（4）考慮下一行，則重復(fù)第（3）步。

（5）從下到上掃描圖像，重復(fù)（3）、（4）步。

（6）在等價(jià)表的每一等價(jià)集中找到該等價(jià)集中的標(biāo)記。

（7）掃描圖像，用等價(jià)表中的標(biāo)記取代每一標(biāo)記。

2.5消除膜版內(nèi)白色區(qū)域

對(duì)外接矩形內(nèi)各點(diǎn)，判斷其連通標(biāo)記是否大于1，若是，則說(shuō)明該點(diǎn)是膜版內(nèi)部白色點(diǎn)。

2.6多圖層疊加

圖層疊加時(shí)，對(duì)于膜版外接矩形內(nèi)各點(diǎn)，如果是黑色點(diǎn)，則用該點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的前景點(diǎn)顏色去替代背景上相應(yīng)點(diǎn)的顏色來(lái)完成圖像的復(fù)合疊加。相關(guān)代碼如下：

fory：=YmintoYmaxdo

forx：=XmintoXmaxdo

//點(diǎn)（x，y）是否屬于模版區(qū)域

ifImgTempGood.Canvas.Pixels[x,y]=clBlackthen

ImgObject.Canvas.Pixels[x，y]：=ImgForgrd.Canvas.Pixels[x，y]；

//背景圖像上屬于膜版區(qū)域的點(diǎn)填充成前景顏色

3運(yùn)行實(shí)例

本算法采用Delphi7實(shí)現(xiàn)，一個(gè)疊加的運(yùn)行實(shí)例如圖3所示。圖中，B、T0、F分別是背景、膜版的原始圖像及前景，圖T1是二值化后的膜版圖像，圖T2是去掉白色空洞后的膜版。圖O是疊加產(chǎn)生的合成結(jié)果。有關(guān)本疊加技術(shù)的擴(kuò)展使用討論如下：

（1）上述方法是針對(duì)在背景上開(kāi)一個(gè)裁減窗口設(shè)計(jì)的。如果想開(kāi)多個(gè)不交叉的裁減窗口，同樣可為每個(gè)裁減窗口準(zhǔn)備一個(gè)膜版圖層，分別把前景、背景和每個(gè)膜版疊加。還可通過(guò)在膜版圖層移動(dòng)膜版的位置，實(shí)現(xiàn)前景被移動(dòng)過(guò)濾的效果。

（2）當(dāng)多個(gè)裁減窗口有交叉部分，就要注意事先安排好各膜版對(duì)應(yīng)前景的遮擋關(guān)系，然后程序依照預(yù)定的前后順序進(jìn)行疊加。

（3）本疊加技術(shù)可用于人物拍攝時(shí)，在背景上給出藝術(shù)化外輪廓，其內(nèi)部區(qū)域供被拍攝者