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基于MRF的快速纹理合成处理方法及应用研究

曹国惠  
【摘要】: 纹理合成是当今计算机图形学、计算机视觉中的研究热点。基于样图的纹理合成方法,克服了纹理映射技术接缝走样的问题,而且也避免了过程纹理合成反复调整参数的繁琐。为此,在总结、分析现有基于样图的纹理合成方法的基础上,结合块拼接的基本原理和图案填充技术,研究了多种基于样图的纹理合成的处理方法,为加快纹理合成速度、提高纹理合成质量提供了新的思路和新的途径。 第一章,简要介绍纹理合成技术的相关概念、发展背景以及国内外的研究现状。针对基于MRF的纹理合成,在总结现有纹理合成算法存在的不足的基础上,从单样图和多样图两个方面入手,提出了本文主要的研究内容、方法和思路。 第二章,将基于单样图的MRF纹理合成算法分成基于像素点、基于块拼贴和基于点块混合合成这三个方面。详细论述现有的经典算法,归纳总结出每种算法的优缺点,并讨论了各种纹理类型,详细地划分了结构性纹理,以此分析了经典算法的纹理适用性问题。 第三章,从自由参数选取对块纹理合成的影响出发,分析讨论了纹理合成中合成质量和速度的变化,提出了分割L邻域的纹理合成和可变块控制下的纹理合成两种改进的算法,有效地降低了自由参数选取的影响。在第一种改进算法中,针对邻域宽度和块尺寸双因子对周期型结构纹理的影响,使用分割L邻域和二次匹配的方法,加快预处理过程,减少传统的L邻域在整体邻域匹配搜索过程中存在的计算复杂性和匹配错误。在第二种改进算法中,针对采用固定尺寸块产生的匹配错误,使用了可变块控制下的纹理合成,根据阈值匹配与否自适应地调整纹理块的尺寸,由此获得纹理块的最优匹配块,从而免去了人工调整块大小的繁琐,通过使用块缝合的方式,减少了块拼贴过程中的不连续性。 第四章,针对约束多样图的纹理合成在算法上的复杂性和合成过程中算法选用上的不足而造成合成结果差的问题,提出了一种基于多区域约束的多样图纹理合成方法。该算法改变了约束多样图纹理合成算法的生成过程,使得约束过程与合成过程分开,从而克服了多样图纹理合成反复判断约束区域边界的繁琐,加快了合成速度,并且增加了样图的多样性选取,可以满足纹理设计的多变性要求。 第五章,对所研究的纹理合成处理方法进行了讨论,并详细给出了相应的合成结果和应用实例。 第六章,对全文的概括总结,指出本文的创新点,并提出进一步的研究方向。


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