图像处理的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种图像处理方法，包括以下步骤：读取图像并识别图像中曲线的控制点和权重；将所述曲线细分到可行；基于所述控制点和所述权重，在所述曲线的周围布置三角包络直到所述三角包络不相交，若所述三角包络相交则继续将所述曲线细分；将所述三角包络视为孔洞，对外部区域进行线性三角化并获得三角网格，并在所述三角网格所有的三角形中放置控制顶点；根据所述控制顶点得到的网格对网格连接关系与顶点位置进行优化，优化过程保持所述网格正则，从而得到符合图像中曲线的最终高阶三角网格，供图像处理使用。本发明专利技术公开的方法用于精确符合2D图形的高阶网格生成，相比传统方法同时满足了对有理B

【技术实现步骤摘要】
图像处理的装置和方法


[0001]本专利技术涉及图像处理的
，尤其是一种通过生成符合2D有理曲线的高阶三角网格来处理图像的装置和方法。

技术介绍

[0002]在处理图像时，往往需要将用户提供的图像进行处理，这往往需要用三角网格来模拟尽可能接近图像的各种线条，便于后续的图像处理。由于图像的各种线条往往并非是直线或者正圆、椭圆等典型的形状，为了用三角网格进行模拟，一般而言会对于给定图案区域进行三角网格化，再在网格上解不同的偏微分方程，能得到对图案的不同渲染效果，简单的应用如在网格上解Stokes方程即可获得图案的流体模拟效果图。传统的平面三角网格化技术中使用线性三角形进行区域的划分，一方面线性元素无法精确拟合曲边图案会导致结果出现伪影，另一方面在需要方程精确解的应用中，这种方法存在较大的数值误差，并且若细分网格减小误差会导致计算变得复杂。使用高阶三角形网格进行区域划分能够有效解决这种问题，但后续解方程使用的有限元技术需要网格满足好的性质：网格元素正则(即每个三角形每一点处的雅各比行列式大于0)，网格符合区域图案，网格质量好(即网格元素拥有小的扭曲)。有理曲线如圆、圆锥等的广泛使用使得包含它们的网格化具有更高的实用性。
[0003]针对这一情况，网格生成方法需要满足以下条件：生成的网格能够精确符合区域的有理2次、3次多项式曲线和任意阶无理多项式曲线；网格中的每一个三角元素都是正则的；满足上述条件的同时还要有尽可能好的网格质量。
[0004]目前还没有相关软件或者相关的解决方法可以得到满足上述要求的高阶网格生成方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种新的高阶网格生成方法，可以生成满足使用者期望的对图像的三角网格化，允许非专业人员进行网格的直接生成，从而获得十分接近用户图像的各种线条，以便供图像处理使用。
[0006]本专利技术解决对应问题所采用的技术方案是：通过计算机软件进行符合区域曲线的2D高阶网格生成。主要包括以下步骤：读取图像并识别图像中曲线的控制点和权重；将所述曲线细分到可行；基于所述控制点和所述权重，在所述曲线的周围布置三角包络直到所述三角包络不相交，若所述三角包络相交则继续将所述曲线细分；将所述三角包络视为孔洞，对外部区域进行线性三角化并获得三角网格，并在所述三角网格所有的三角形中放置控制顶点；根据所述控制顶点得到的网格对网格连接关系与顶点位置进行优化，优化过程保持所述网格正则，从而得到符合图像中曲线的最终高阶三角网格，供图像处理使用。
[0007]根据本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术通过使用计算机软件进行符合区域的高阶三角网格生成，有效避免了以往方案不能精确符合以及不严格满足单射性的缺点，并且不需要使用者具有相关的专业知识。通过本专利技术可以方便地生成想要的曲边网格，尤
其适用于对网格进行平面数值模拟与图像处理。
[0008]例如，如果在图像中出现了不规则的头饰，通过利用本专利技术的图像处理装置和方法，能够非常完美地将头饰的不规则线条与人的不规则头部线条和不规则的背景区分开，并用三角网格来模拟，从而能够容易对头饰进行图像处理，例如改变其颜色，或者改变其轮廓的形状等。该技术方案在视频处理、图像处理领域有着非常广泛的应用。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0010]图1为本专利技术实施例提供符合有理曲线的高阶网格生成的算法流程图；
[0011]图2为本专利技术实施例提供的生成严格完整高阶网格的过程示意图；
[0012]图3为本专利技术实施例提供的高阶三角形生成过程示意图；
[0013]图4为本专利技术与现有技术对图像进行处理的结果比较。
具体实施方式
[0014]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，但应该理解，可以以各种形式实现本公开而不被本文说明的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本领域技术人员更加清楚彻和完整地理解本公开。
[0015]在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
[0016]本文记载的方法步骤的先后顺序不一定表示方法必须以该出现的先后顺序进行。只有本领域普通技术人员(例如程序员)在阅读本文后直接明确地认为该技术步骤应当按照特定顺序实施时，该步骤顺序才具有限定作用。在现代计算机系统中，方法步骤根据需要可以是并行执行的、或者以不同于出现在文中的顺序执行。
[0017]根据计算机软件保护条例，软件包括计算机程序及其有关文档。而计算机程序是指为了得到某种结果而可以由计算机执行的代码化指令序列，或者可以被自动转换成代码化指令序列的符号化指令序列或者符号化语句序列；文档是指用来描述程序的内容、组成、设计、功能规格、开发情况、测试结果及使用方法的文字资料和图表等。
[0018]不同于上述法规中的严格区分，在本文中，软件和程序这两个用语可以是互换使用的，具体要结合上下文进行判断。而本文所述的代码则是以离散形式表示信息的字符串，可以构成软件的一部分，也可以不构成。代码可以独立运行，也可能无法独立运行。代码的长度和复杂度一般要小于软件或程序。
[0019]实施例
[0020]本实施例拆解了部分步骤来更加清楚地描述技术方案。本专利技术所述的图像包括静态的照片、图画以及动态的视频、动画等。本专利技术所述的高阶是指大于1阶，本专利技术所述的曲线包括有理曲线、无理曲线，也包括直线。
[0021]在读取步骤中，计算机的读取单元读取图像，识别出图像中曲线的控制点和权重等信息，并可以进行预处理。
[0022]使用者首先输入图像。图像包括形状为2阶、3阶有理B
è
zier(贝塞尔)曲线，也可包括无理B
é
zier曲线，输入的曲线在端点处相交。将输入的网格与控制点进行分析，设输入的曲线为C，对每条曲线c∈C，控制点与权重分别记为p
l
与w
i
,i＝0,1
…
n，其中p
i
为二维的点，w
i
为大于0的实数。此外，可以对每条输入的曲线进行预处理，使得每条曲线的端点处的权重为1。预处理的方式为重新参数化：
[0023][002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像处理方法，其特征在于，通过生成符合曲线的高阶三角网格来处理图像，包括：读取图像并识别图像中曲线的控制点和权重；将所述曲线细分到可行；基于所述控制点和所述权重，在所述曲线的周围布置三角包络直到所述三角包络不相交，若所述三角包络相交则继续将所述曲线细分；将所述三角包络视为孔洞，对外部区域进行线性三角化并获得三角网格，并在所述三角网格所有的三角形中放置控制顶点；根据所述控制顶点得到的网格对网格连接关系与顶点位置进行优化，优化过程保持所述网格正则，从而得到符合图像中曲线的最终高阶三角网格，供图像处理使用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述曲线的周围布置三角包络的方式为：得到可行曲线c，其中s
+
和s
‑
分别为沿d逆时针方向和顺时针方向使得d
T
s
i
最小化的控制向量，L
+
为以s
+
为方向经过p0的直线，L
‑
为以s
‑
为方向经过p
n
的直线，x为L
+
和L
‑
的交点，L
+
＝L
‑
时，取x为p0和p
n
的中点，对所述可行曲线c的每一边，将x在法方向上偏移一段距离得到点其中w＝‖p0‑
p
n
‖是当前曲线的宽度，是未细分前原始曲线的宽度，n是与d垂直的单位法向量，和曲线c组成一个曲边三角形。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在三角网格所有的三角形中放置控制顶点的方式为：对于参数域上任意三个控制顶点组成的三角形，使得计算域上对应的控制点组成的三角形有相同的转向。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对生成的网格连接关系与顶点位置进行优化的方式为：基于目标边长策略进行网格的连接关系优化，p,q为顶点的边的长度近似为l(p,q)＝‖p
‑
q‖，目标边长为l，若通过使用三角形细分技术细分该边相邻的三角形，细分后重参数化使得每个三角形的端点权重为1，若对该边进行边坍缩，区域曲线的端点不会被坍缩，区域曲线的内部只会沿着区域曲线坍缩，翻转每条边，如果该操作减少了顶点度的偏离，不翻转区域曲线，每次操作若违反单射性则不进行该操作；基于优化共形扭曲能量来进行顶点位置优化：通过映射的雅各比矩阵(奇异值Σ,σ)计算E
conf
＝(Σ2+σ2)/Σσ，在整个三角形上进行高斯型数值积分得到目标能量，在优化时通过牛顿法的线搜索法后验地检查正则性。5.一种图像处理装置，其特征在于，通过生成符合曲线的高阶三角网格来处理图像，包括：
读取图像并识别图像中曲线的控制点和权重的读取单元；将所述曲线细分到可行的细分单元；基于所述控制点和所述权重，在所述曲线的周围布置三角包络直到所述三角包络不相交，若所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅孝明，杨金霖，柳士博，柴双明，
申请(专利权)人：安徽九韶信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：