[发明专利]基于Chamfer距离的保结构纹理合成方法

摘要

基于Chamfer距离的保结构纹理合成方法，包括：先将纹理样图S和纹理特征图Fs合并成一张四通道的图片S'，每个像素的格式为RGBA；S'的RGB通道存储样图的颜色值，A通道存储样图对应的结构特征图中的标签值；接着初始化输出图R'，从S'随机选取一块区域复制到R'的左上角；R'同样有四个颜色通道，RGB通道存储输出纹理图的颜色值，A通道存储输出纹理图对应的结构特征图中的标签值；然后按扫描线顺序逐块合成输出图R'：对于当前待合成的块，计算其与样图中各个块的边缘区域的距离，将距离满足阈值的样图中的块作为候选块；再从这组候选块中，随机选择一个块放到待合成的位置，并与已合成区域形成一定的重叠区；在重叠区中找到一条最小误差缝合路径，沿此路径将新选择的块缝合到输出纹理中。

主权项

1.基于Chamfer距离的保结构纹理合成方法，步骤如下：第一步：将纹理样图S和纹理特征图F_s合并成一张四通道的图片S'，每个像素的格式为RGBA；S'的RGB通道存储样图的颜色值，A通道存储样图对应的结构特征图中的标签值；第二步：初始化输出图R'，从S'随机选取一块区域复制到R'的左上角；R'同样有四个颜色通道，RGB通道存储输出纹理图的颜色值，A通道存储输出纹理图对应的结构特征图中的标签值；第三步：按扫描线顺序逐块执行下述步骤合成输出图R'：3.1收集当前待合成块的边缘区域L_r和样图中所有可能的块的边缘区域{L_s|L_s∈S}；3.2计算边缘区域L_r与样图中所有边缘区域{L_s|L_s∈S}的距离；距离计算包括计算L_r与L_s间的欧氏距离和Chamfer距离；欧氏距离表示边缘区域颜色的相似度，使用RGB通道的值计算；Chamfer距离表示边缘区域纹理结构的相似性，使用A通道的值计算；边缘区域间的欧氏距离d_e(L_s,L_r)如公式(1)表示公式(1)中p和q分别表示L_s和L_r中的像素，R(·)，G(·)，G(·)分别颜色的3个通道，表示L_s和L_r中像素间颜色差的和；d_e(L_s,L_r)越小，L_r与L_s的颜色越相似。Chamfer距离表示边缘区域纹理结构的相似性；设边缘区域L_r和L_s的向量表示：L_s={p₀₀,p₀₁,…,p_xy…,p_mn}，L_r={q₀₀,q₀₁,…,q_ij…,q_mn}，ij和xy表示像素在边缘区域中的坐标，q_ij和p_xy表示对应像素的标签值（A通道的值），m,n表示边缘区域的长宽；L_r到L_s的Chamfer距离d_c'(L_r,L_s)定义为边缘区域L_r中所有像素与边缘区域L_s中标签值相同的像素之间最小的L_∞距离的总和，如公式(3)所示，如果L_s中没有相同标签值的像素，则将这个像素的距离设为边缘区域大小的两倍；公式(3)中max(.)表示取较大的值，min{.}表示取集合中最小的值，d_xy表示边缘区域中坐标（x,y）处像素对应的距离，表示的是两个像素的L_∞距离，如公式(2)表示，即两个像素对应坐标分量绝对差的较大值；根据上述定义来看，Chamfer距离是不对称的，将L_r到L_s的Chamfer距离d_c'(L_r,L_s)加上L_s到L_r的Chamfer距离d_c'(L_s,L_r)得到对称的Chamfer距离d_c(L_s,L_r)，如公式(4)；对称的Chamfer距离d_c(L_s,L_r)表示L_s与L_r的纹理结构的相似度；dL∞(qij,pxy)=max(|i-x|,|j-y|)---(2)]]>dc′(Lr,Ls)=Σi=0mΣj=0nmin{dxy|[dxy=dL∞(qij,pxy)∩qij=pxy]∪[dxy=2×max(m,n)∩qij≠pxy],0≤x≤m,0≤y≤n}---(3)]]>d_c(L_s,L_r)=d_c'(L_r,L_s)+d_c'(L_s,L_r)   (4)计算边缘区域的距离为d(L_s,L_r)=d_e(L_s,L_r)+w×d_c(L_s,L_r)，其中w表示Chamfer距离的权重；3.3根据边缘区域间的距离筛选样图中的纹理块，将满足阈值的纹理块作为候选块；然后从这组候选块中，随机选择一个块放到待合成的位置，并与已合成区域形成一定的重叠区；3.4在重叠区中找到一条最小误差缝合路径，沿此路径将新选择的块缝合到输出纹理图中。