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    东宝重庆时时彩软件: 基于边缘正切流的模拟铅笔素描画方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410084829.4

    申请日:

    2014.03.10

    公开号:

    CN103914862A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G06T 11/00申请公布日:20140709|||实质审查的生效IPC(主分类):G06T 11/00申请日:20140310|||公开
    IPC分类号: G06T11/00 主分类号: G06T11/00
    申请人: 上海大学
    发明人: 莫晓斐; 丁友东
    地址: 200444 上海市宝山区上大路99号
    优先权:
    专利代理机构: 上海上大专利事务所(普通合伙) 31205 代理人: 何文欣
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410084829.4

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.03.15|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种基于边缘正切流的模拟铅笔素描画方法。该方法的步骤如下:(1)对原始图像进行预处理,采用双边滤波器对图像噪声进行平滑,同时保留图像的边缘信息;然后将彩色图像变为灰度图,从而生成白噪声图。(2)构建结构矢量场,用33Sobel梯度算子对灰度图像在水平和垂直方向上的像素进行卷积生成梯度场,在梯度场基础上进行边缘正切流的处理,使笔画方向符合物体特征;对于亮度变化不明显的区域,设定阈值提取,将笔画方向设定为45°±5°,去除漩涡流。(3)对白噪声图和结构矢量场进行线积分卷积处理,生成铅笔纹理图层。(4)构建背景纹理图层,在结构矢量场的基础上,将笔画方向逆时针旋转90°,采用线积分卷积算法生成背景纹理图层,最后与铅笔纹理图层叠加,调节明暗关系生成铅笔素描画。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于边缘正切流的模拟铅笔素描画方法,具体操作步骤如下:
    对原始图像进行预处理:分为双边滤波处理和生成白噪声图;
    构建结构矢量?。涸谔荻瘸〉幕∩辖斜咴嫡辛鞯募扑?,对亮度变    化不明显的区域进行提取,将此区域的笔画方向设定为45°±5°,去除漩涡流;
    生成铅笔纹理图层:对白噪声图和结构矢量场进行线积分卷积运算,生成铅笔纹理图层;
    生成铅笔素描画:在结构矢量场的基础上,将笔画方向逆时针旋转90°,采用线积分卷积算法生成背景纹理图层;将该图层与铅笔纹理图层进行叠加,调节明暗关系生成铅笔素描画。

    2.  根据权利要求1所述的基于边缘正切流的模拟铅笔素描画方法,其特征在于所述步骤(1)中的对原始图像进行预处理,主要分为两个部分:(1)双边滤波处理,(2)生成白噪声图;
    (1)双边滤波处理
    图像中一些噪声和细节会造成梯度场方向的凌乱,影响笔画方向的计算,所本算法采用双边滤波对图像进行平滑;双边滤波是一种非线性各向异性的滤波技术,不仅考虑了图像中两个像素点间的几何空间距离信息,同时还考虑了它们的像素差值;通过两者的结合,从而可以保留边缘信息,同时有效地对图像微小细节进行平滑,并去除噪声;设                                                为输入图像,为输出图像,则双边滤波器的定义如下:
                     (1)
    式中,和是两相邻像素的位置向量;和是参数,是双边滤波器核半径的大小,决定了图像上边缘信息被平滑的强烈程度; 
    (2)生成白噪声图
    白噪声图是一种以某种随机方式生成的黑白噪声图,其灰度值影响着后续的处理效果;首先将经过双边滤波处理后的效果图灰度化,然后对图像中不同灰度范围的情况进行分别处理,控制噪声点在图像中产生的几率,生成具有明暗层次对比的白噪声图。

    3.  根据权利要求2所述的基于边缘正切流的模拟铅笔素描画方法,其特征在于所述步骤(2)中的构建一个结构矢量?。合仍谔荻瘸〉幕∩辖斜咴嫡辛鞯募扑?,然后对于亮度变化不明显的区域,铅笔纹理会产生漩涡流;为了去除漩涡流,采用基于梯度幅值的方法,设定阈值提取亮度变化不明显的区域,将提取出的区域笔画方向设定为45°±5°;处理流程如下:
    用33Sobel梯度算子,对灰度图像在水平和垂直方向上的像素进行卷积生成梯度场,得到水平和垂直方向的梯度,,即
    ,                   (2)
    Sobel梯度算子为:
    ,     
    则图像中在点(x, y)的向量为:                        (3)
    该向量的幅值是:                              (4)
    向量的方向是:                              (5)  
    在梯度场的基础上进行边缘正切流处理,ETF滤波器的定义如下:
            (6)
    式中,代表的相邻像素,k是归一化的参数,为空间权重函数,以像素为中心建立一个边长为2r的正方形窗口,在窗口内进行矢量场平滑,
                        (7)
    为梯度权重函数,起到保留图像结构主要特征的作用,定义如下:
                          (8)
    式中,,表示归一化后的梯度幅值;公式(8)表明,以像素为中心,若相邻像素的梯度权重大于中心像素的权重,则会增强该权重,从而使向量保留图像结构的主要特征;
    为方向权重函数,定义如下: 
                          (9)
    式中,,表示归一化后,的梯度方向,此外,为了避免出现漩涡流,使用公式(10)对向量的方向进行反向:
                      (10)
    ETF滤波器可以通过调整迭代参数i和窗口大小参数r,控制矢量场的平滑程度;
    亮度变化不明显的区域多为背景,或物体特征不明显的区域,设定阈值提取该类区域,将笔画方向选取为45°±5°,去除漩涡流;提取方法如下:梯度幅值是像素点最大变化率的数值,可以反映区域变化的剧烈程度,基于梯度幅值设定一个较低的阈值,当某个像素的梯度幅值小于该阈值时,确定该点为亮度变化不明显;阈值定义为: 
                         (11)
                             (12)
    式中,,分别为在点x处的梯度幅值与方向,为图像梯度幅值的均值,T为设定的阈值。

    4.  根据权利要求3所述的基于边缘正切流的模拟铅笔素描画方法,其特征在于所述步骤(3)的采用线积分卷积算法,生成铅笔纹理图层:输入一幅白噪声图和一个矢量场,基于指定像素沿矢量正、反方向对称伸展得到局部流线,流线所经过的像素内的直线段平行于该像素中心点的矢量方向,将流线上所有像素所对应的噪声值按卷积核参与卷积,结果作为输出纹理的像素值;线积分卷积公式定义如下:
                       (13)
    式中,为输出图像中点处的像素值,为流线正方向上第i段处的像素值,为流线反方向上第i段处的像素值,hi为流线正方向上卷积核在第i段上的积分结果,为反向上卷积核在第i段上的积分结果,
                             (14)
    式中,Si是流线在第i段上走过的实际距离,是卷积核函数;在这里选择汉宁窗口函数,因为它能满足对低通滤波的要求,具体的表达式定义为:
           (15)
    式中,cd是两个汉宁函数的扩大系数,β是汉宁函数的相移。

    5.  根据权利要求4所述的基于边缘正切流的模拟铅笔素描画方法,其特征在于所述步骤(4)的生成铅笔素描画:在结构矢量场的基础上,将笔画方向逆时针旋转90°,采用线积分卷积生成背景纹理图层;将该图层与铅笔纹理图层进行叠加,调节明暗关系生成铅笔素描画,叠加公式定义如下:
                         (16)
    式中,为生成的铅笔素描画,为背景纹理图层,为铅笔纹理图层,r为参数;
    明暗调节公式定义如下:
                              (17)
    式中,叠加后的图像为,对其进行明暗调整,调整后的图像则为 ,mn为参数。

    关 键 词:
    基于 边缘 正切 模拟 铅笔 素描 方法
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