一种简捷的主纹理提取方法

本发明提供了一种简捷的主纹理提取方法，包括：1)将图象的色彩表达由RGB颜色空间转换到HIS颜色空间；2)以不同尺寸的均匀网格对图像进行划分，得到若干种分辨率下的图象；3)对于每一种分辨率的图象，按照HIS颜色空间的H、I、S三个分量分别统计颜色分布的直方图；4)若其中的某一分量对应的直方图在不同分辨率下的分布趋势更加一致，则选定该分量作为主纹理提取的判据；5)在选定分量下，选取每一种分辨率下的直方图峰值附近的颜色所对应的象素形成主纹理候选者；6)统计大多数的分辨率下都属于主纹理候选者的像素，这些像素即属于主纹理，由此完成主纹理的提取。本发明提取主纹理的速度更快，并且能用以生成高质量的纹理图像。

技术领域

[0001] 本发明涉及一种纹理处理方法，属于计算机算法、计算机图形技术、纹理生成技术领域，具体说是一种基于统计分析的快速简便的主纹理提取方法。

背景技术

[0002] 纹理是一种普遍存在的视觉现象，可用来增强图像的真实感，在计算机图形学、 虚拟现实、计算机仿真等诸多领域有着广泛的应用。一般认为，纹理是由一些重复性的特征单元构成的，但这些单元在色彩分布及尺寸大小上具有一定的的随机性（王一平，王文成，吴恩华，块纹理合成的优化计算，计算机辅助设计与图形学学报，Vol. 18，No. 10,2006, p. 1502-1507)。由于纹理大多从自然现象中采集，往往会带有一些杂质内容，这会严重影响纹理使用的效率。为此，我们需要从图像样本中将适于纹理计算的部分提取出来，剔除杂质，也即主纹理提取。

[0003] 主纹理提取一般通过人工交互选择和裁剪来完成，虽然有效，但费时费力。 一些传统的图像分析方法，如图像分割方法（Cour T，Benezit F，Shi J. Spectral Segmentation withMultiscale Graph Decomposition. Proceedings of the 2005 IEEE Computer SocietyConference on Computer Vision and Pattern Recognition,2005 (2)： 11M-1131)，也可用来进行主纹理的提取。图像分割方法可以将图像中的不同部分划分开来，由此，就可以把主纹理提取出来。但是这样的处理往往会将一些较小的异常点包含到主纹理中，而主纹理也往往会被切割成若干个独立的部分，严重影响主纹理提取的质量。2009 年，Lu等人提出了一种自动的主纹理提取方法（Lu J, Dorsey J，Rushmeier H. Dominant Texture and DiffusionDistance Manifolds. Computer Graphics Forum,2009,28(2)： 667-676.)，采用扩散距离流形（diffusion distance manifold)将图像中的不同部分区分开来，以抽取出主纹理。但是该方法的计算复杂，速度很慢，处理一幅125X94像素的图像也需要18分钟多。

[0004] 为提高纹理技术的实践应用效率，快速高效的主纹理抽取方法是大家所期望的， 这也是国际上很关注的重要研究内容。

发明内容

[0005] 本发明提出一种简捷的主纹理提取方法，可以实时地抽取主纹理，并由此生成高质量的纹理图象。

[0006] 本发明的技术方案如下：

[0007] 一种简捷的主纹理提取方法，包括以下步骤：

[0008] 1)将图象的色彩表达由RGB颜色空间转换到HIS颜色空间；

[0009] 2)以不同尺寸的均勻网格对图像进行划分，得到若干种分辨率下的图象；

[0010] 3)对于每一种分辨率的图象，按照HIS颜色空间的H、I、S三个分量分别统计颜色分布的直方图；[0011] 4)若HIS颜色空间中H、I、S三个分量中的某一分量对应的直方图与其它分量对应的直方图相比，在不同分辨率下的分布趋势更加一致，则选定该分量作为这幅图象中主纹理提取的判据；

[0012] 5)根据所选定的分量，选取每一种分辨率下的直方图峰值附近部分的颜色所对应的象素形成主纹理候选像素集合；

[0013] 6)统计高于设定数量的分辨率下都属于主纹理候选像素集合的像素，像素所在区域即作为提取的主纹理。

[0014] 所述步骤2)不同尺寸包括4*4、5*5、6*6、7*7、8*8和9*9。

[0015] 所述步骤幻形成的主纹理候选像素集合中包括直方图中频度值最高的颜色。

[0016] 所述步骤幻形成的主纹理候选像素集合中的颜色处于一个集中区域，且均衡地分布在峰值两侧。

[0017] 所述步骤幻形成的主纹理候选像素集合中颜色的像素总数大于设定的阈值。

[0018] 设定的阈值为图像中所有像素个数的0. 7倍。

[0019] 所述步骤6)设定数量为分辨率数量的70%。

[0020] 与现有技术相比，本发明主纹理的提取方法提取主纹理的时间更快，并且可用以生成高质量的纹理图像。

附图说明null实施方式

[0025] 以下结合附图和具体实施方式对本发明的方法进行详细描述。

[0026] 如图1所示本发明的方法流程图，包括以下步骤：

[0027] 1)将图象的色彩表达由RGB颜色空间转换到HIS颜色空间。该技术比较成熟，参见文献 Stockman G, Shapiro L G. Computer Vision. Upper Saddle River, NJ, USA, Prentice HallPTR，2001.

[0028] 2)以不同尺寸的均勻网格对图像进行划分，得到图象的不同分辨率的简化表达， 在此一个网格的色彩是其所覆盖象素色彩的平均值。

[0029] 3)对于每一种分辨率的图象，统计其颜色分布的直方图，在此，直方图是根据色调 (Hue，H)、光强度（Intensity，〗）以及饱和度（Saturation，幻三个分量对图像分别进行统计来生成的。

[0030] 4)根据得到的多种分辨率的统计直方图，考察H、I、S中哪个分量对应的统计结果在不同分辨率下的分布趋势比较一致，由此，选定该分量作为主纹理提取的判据。如图2所示，对于图象（a)，其相关的I分量的直方图曲线在不同分辨率下比较相似，因此，关于（a)图象中的主纹理提取将根据I分量来进行；同理，对于（b)图象中的主纹理提取将根据H分量来进行。

[0031] 5)根据所选定的分量，考察其在每一种分辨率下的统计直方图，以选取纹理图象中的一些象素归属于主纹理的候选者，在此，我们是选取直方图中峰值附近的部分颜色所对应的象素选作归属于主纹理的候选者。所选中的颜色集合，称为（Cmain)_，要满足下面3 个条件：

[0032] A)直方图的峰值处于该集合中，即=Cfflax e (Cmain)_，其中Cmax为直方图中频度值最高的颜色；

[0033] B)相比于非该集合中的色彩，该集合中的所有色彩在直方图中距离Cmax更近，即该集合中的颜色处于一个集中区域，且较均衡地分布在峰值两侧；

[0034] C)该集合中色彩的像素在图像中的总数要大于图像中所有像素个数的α倍，α 通常为0.7左右。

[0035] 6)统计哪些像素在大多数分辨率下（大于一半）被归于主纹理的候选者，然后，就以这些像素所在区域作为提取的主纹理。在本发明中，我们选取约70%作为评价标准，SP如果以6种不同尺寸对图像进行划分的话，那么同时在4个或以上的划分中属于主纹理的候选者的像素即可最终作为主纹理的象素。如图3所示，对该图象用4*4、5*5、6*6、7*7、8*8 和9*9的网格大小进行多分辨率简化所得的各种直方图，以及综合这些直方图所得的主纹理，在此，黑色掩码表示不属于主纹理区域的象素。

[0036] 我们在一台微机上进行了对比实验。该机器装有一个2. 33GHz的CPU和2G内存，比文献(Lu J, Dorsey J, Rushmeier H. Dominant Texture and Diffusion Distance Manifolds. Computer Graphics Forum, 2009, 28 (2) :667-676)实验所用计算机的配置差一些。我们也用文献(Lu J, Dorsey J, Rushmeier H. Dominant Texture and Diffusion Distance Manifolds. Computer Graphics Forum, 2009, 28 (2) :667-676)中的样本进行实验。

[0037] 本发明抽取的主纹理及生成的大纹理在图4中显示。同时，文献（Lu J, Dorsey J, Rushmeier H. Dominant Texture and Diffusion Distance Manifolds. Computer GraphicsForum,2009,28(2) :667-676)的抽取结果也在图4中显示。如图4所示，包括了样本纹理及合成的结果、对比文献生成的主纹理掩码图及相应的合成结果、本发明方法生成的主纹理掩码图及相应的合成结果。

[0038] 从图4a_图4h中可知，本发明的抽取结果的质量与文献（Lu J, Dorsey J， RushmeierH. Dominant Texture and Diffusion Distance Manifolds. Computer Graphics Forum, 2009, 28 (2) :667-676)中的结果相当，能进行高质量的主纹理提取。

[0039] 本发明在这些实验中，均用时不到1秒，比如对于一幅125*94像素的图像，提取其主纹理平均只需约47毫秒。相比于文献(Lu J,Dorsey JjRushmeier H. Dominant Texture andDiffusion Distance Manifolds. Computer Graphics Forum,2009,28(2) :667-676)的提取速度，本发明可将速度提高20000倍以上，能便捷地进行主纹理的提取。