【正文】 ? ??? ? ? ? ? ? ??? (42) 在上式中 fp , bp 分別為： Fif FBiidp dd? ? (43) Bib FBiidp dd? ? (44) 前兩組等式保證定義與用戶輸入一致，第三組等式意味著與前背景的顏色相近度決定著未知點(diǎn)的標(biāo)記。另外，圖像數(shù)據(jù)和 幾何頂點(diǎn)數(shù)據(jù)是可以通過顯示列表的方式進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化的 [8,2]。這種類型的圖像一般都存儲(chǔ)為位圖。 GDI 的出現(xiàn)使程序員無(wú)需要關(guān)心硬件設(shè)備及設(shè)備驅(qū)動(dòng)，就可以將應(yīng)用程序的輸出轉(zhuǎn)化為硬件設(shè)備上的輸出，實(shí)現(xiàn)了程序開發(fā)者與硬件設(shè)備的隔離 ， 大大方便了開發(fā)工作。 另外，如果要向應(yīng)用程序中添加工具條，狀態(tài)欄的支持，則只需要添加一些CToolBar 和 CStatusBar 類型的成員變量，以及在一個(gè) OnCreate 消息處理函數(shù)中初始化這兩個(gè)控制窗口。 MFC 提供了一個(gè) Windows 應(yīng)用程序開發(fā)模式， 對(duì)程序的控制主要是由 MFC 框架完成的，而且 MFC 也完成了大部分的功能，預(yù)定義或?qū)崿F(xiàn)了許多事件和消息處理，等等。 2）繼承 MFC 擁有一個(gè) 龐大的類庫(kù)，這些類庫(kù)對(duì) MFC 所能夠提供的功能進(jìn)行了很好的封裝。 另外為了很好的完成GrabCut算法的圖像輸入及顯示工作，在其實(shí)現(xiàn)中分別用到了 GDI+中 CImage 類和 OpenGL中的繪制函數(shù)來(lái)完成。經(jīng)過這樣的決策機(jī)制處理后，圖像中各個(gè)區(qū)域就由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確認(rèn)的類別進(jìn)行了標(biāo)志。 新穎的圖像分割方法 目前應(yīng)用于圖像分割的新方法非常的多，它們的應(yīng)用范圍也各有不同，處理效果即理論的成熟度也表現(xiàn)出了一些差異，下面就基于分形的圖像分割技術(shù)和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像分割技術(shù)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹?？梢钥闯鰠^(qū)域合并是一個(gè)反復(fù)迭代 的過程，直到?jīng)]有區(qū)域再進(jìn)行合并時(shí)，才停止。由此可見 ,基于閾值的圖像分割技術(shù) ,如果想要比較為復(fù)雜的背景下將目標(biāo)分辨并將其形狀完全提取出來(lái) ,則對(duì)于閾值的選取是非常重要的。而這些區(qū)域或者幾個(gè)區(qū)域的聯(lián)合就可以表示一個(gè)感興趣的對(duì)象。首先介紹了課題研究的背景與意義，再對(duì)目前可用于圖像摳取的軟件或研究成果進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介 紹。它在處理數(shù)碼圖像及照片時(shí) 非常 高速、 且 實(shí)用。 綜合化的圖像處理軟件 這類軟件的數(shù)量非常多，它們雖然重心各有不同，但是從它們所提供的功能中是可以完成圖像摳取的操作的，不過由于這些軟件都是極為專業(yè)化，且功能眾多且強(qiáng)大，對(duì)單純?yōu)榱送瓿蓤D像目標(biāo)摳取的用戶來(lái)說，就有一點(diǎn)大材小用的感覺了。大家都渴望出現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單卻智能的圖像處理軟件，它不需要用戶掌握及其高難度的操作，以及記憶大量操作命令，而僅僅是提供一個(gè)單一功能卻易操作的可進(jìn)行目標(biāo)摳取，背景替換的圖像處理軟件。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于圖像分割的圖像摳取算法的研究與實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名 楊明川 學(xué) 號(hào) 0643041308 年級(jí) 06 指導(dǎo)教師 呂澤均 教務(wù)處制表 二Ο一 年 月 日 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于圖像分割的簡(jiǎn)單圖像摳取算法的研究與實(shí)現(xiàn) 基于 圖像分割的圖像摳取算法的研究與實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 學(xué)生 楊明川 指導(dǎo)老師 呂澤均 [摘要 ] 隨著數(shù)碼設(shè)備在日常生活中的大量使用，以及各種圖片在各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，圍繞著圖片處理而出現(xiàn)的問題也變得越來(lái)越復(fù)雜。 并且對(duì)于會(huì)使用專業(yè)圖像處理軟件的用戶來(lái)說，一個(gè)簡(jiǎn)單的目標(biāo)摳取， 背景替換的圖像處理軟件能夠?yàn)樗麄冊(cè)谥谱饕恍?fù)雜項(xiàng)目時(shí)提供大量的素材來(lái)源，不用為了得到一張圖像中的一個(gè)目標(biāo)，而花費(fèi)大量時(shí)間去利用專業(yè)軟件從中摳取圖像對(duì)象。這兒列舉幾個(gè)功能強(qiáng)大，較為流行的軟件。光影魔術(shù)手能夠滿足絕大部分照片后期處理的需要，批量處理功能非常強(qiáng)大。最后列出了本論文的主要安排和作者所做的主要工作。這樣通過對(duì)分割區(qū)域或者區(qū)域組合的的提取從而實(shí)現(xiàn)感興趣目標(biāo)的提取。閾值的高低完全確定了一些關(guān)鍵點(diǎn)是屬于背景還是目標(biāo) ,也就完全影響了最后的分割結(jié)果 [1,3]。這個(gè)過程就是一個(gè)不斷生長(zhǎng)的過程，直到生長(zhǎng)出目標(biāo)，生長(zhǎng)過程才會(huì)結(jié)束 [1,6]。 1） 基于分形的圖像分割技術(shù) 基于分形的圖像分割技術(shù)的核心思想是利用圖像的分形維數(shù)進(jìn)行分割。這種類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)經(jīng)典用例就是基于 Kohonen 圖的網(wǎng)絡(luò)。 MFC 概述 [4] MFC 編程框架 MFC 是 Microsoft Foundation Class 的簡(jiǎn)寫。而類庫(kù)中的各個(gè)類并不是獨(dú)立的，它們大多從一些基礎(chǔ)類中派生而來(lái)，而這些基礎(chǔ)類對(duì)MFC 中眾多類的共同實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了很好的實(shí)現(xiàn)。框架或者由其本身處理事件，不依賴程序員的代碼；或者調(diào)用程序員的代碼來(lái)處理應(yīng)用程序特定的事件 [4,5]。 邊框窗口用來(lái)管理文檔邊框窗口、視窗口、工具條、菜單、加速鍵等，協(xié)調(diào)半模式狀態(tài)。 GDI+介紹 GDI+是一個(gè)庫(kù)，它提供了一個(gè)接口，此接 口允許程序員編寫與打印機(jī)，監(jiān)視器或文件等圖形設(shè)備進(jìn)行交互的 Windows 和 Web 圖形應(yīng)用程序。位圖是代表屏幕上單個(gè)點(diǎn)的顏色的數(shù)字陣列。 OpenGL 對(duì)所有的幾何圖元都采用頂點(diǎn)來(lái)描述，這是為了方便使用運(yùn)算器來(lái)方便的進(jìn)行計(jì)算。 E2 定義為與梯度相關(guān)的一個(gè)函數(shù)： ? ? ? ? 2|| ||ijC C i C j?? (45) E2 的作用是減少在顏色相近的像素之間，存在標(biāo)記變化的可能，即使其只發(fā)生在邊界上。 ,j j jjg x uxg x u g x u???? ? ? ???? 再使用以下 3個(gè)公式不斷進(jìn)行參數(shù)更新 ： 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于圖像分割的簡(jiǎn)單圖像摳取算法的研究與實(shí)現(xiàn) 19 ? ?? ?11nj i iij njiixxux??????? (410) ? ? ? ? ? ?? ?2 111n Tj i i j i jij njiix x u x ud x?????????? (411) ? ?11 , 1, 2 ,nj j ii xjn?????? (412) 直到高斯函數(shù)的參數(shù)和權(quán)重（ 1? , 2? ）到達(dá) 可以 接受的變化 或者出現(xiàn)穩(wěn)定的情況 就可以了 。Nlink描述了在相鄰像素間放置一個(gè)分段邊界的處罰值 ,這個(gè)處罰值就是一個(gè)對(duì)放置這個(gè)分段邊界的衡量值 ,這個(gè)值在梯度低的位置較高 ,而在梯度高的位置較低 .Nlink的值在整個(gè)算法的計(jì)算過程中是不變的 ,所以在開始計(jì)算一次就行 .而 Tlink的值描述了一個(gè)像素分別屬于前景和背景的可能性 ,這個(gè)值會(huì)隨著算法的進(jìn)行或迭代而發(fā)生改變 [13,3]. Nlink的值可通過下式進(jìn)行計(jì)算 : ? ? ? ? ? ?2, e x p ( 4 1 3 ), mnd is t z zN m n d is t m n ?? ??? 其中 ? ?,dist mn 表示像素 m,n間的距離 ,而 ? ?,2 mndist z z表示的時(shí)像素 m,n顏色的差值 , mz , nz 分別表示 m,n處的顏色 , ? 取值一般為 50. 對(duì)于每一個(gè)像素都有兩個(gè) Tlink值一個(gè)表示其是背景像素的可能性 ,另一個(gè)則表示其是前景像素的可能性 .下表表示兩值的生成方式 : 像素類型 前景區(qū)域 0 m_L 背景區(qū)域 m_L 0 未知區(qū)域 DFore(m) DBack(m) 表 41 DFore和 DBack分別表示了像素屬于前景和背景區(qū)域的可能性 ,它們的值可通過以下方式得到 : ? ? ? ?? ?lo gD m p m?? (414) ? ?pm為根據(jù)前景或背景的高斯混合模型計(jì)算出的其位于該高斯混合模型的可能 性 . 算法流程介紹 GrabCut 算法主要就是在以上三個(gè)步驟進(jìn)行反復(fù)迭代，從而便算法達(dá)到收斂，進(jìn)而得到分割結(jié)果。 2) 三分圖信息 :即標(biāo)定該像素是屬于那一個(gè)區(qū)域 ,整個(gè)圖像的像素都會(huì)被劃分到三個(gè)區(qū)域即前景區(qū)域 ,背景區(qū)域 ,以及未知區(qū)域 ,用一個(gè)枚舉來(lái)表示 ,即 enum AreaValue { AreaUnknown, AreaForeground, AreaBackground }。其分割準(zhǔn)確度與算法執(zhí)行效率較高，且交互操作量極少。然后才能很好的進(jìn)行光柵化操作形成細(xì)小的圖形。所以，在 GDI+中就有幾個(gè)類用于處理這些復(fù)雜的位圖信息， CachedBitmap(緩存位圖 )類就是一個(gè)例子，該類用于在內(nèi)存中存儲(chǔ)位圖以便快速訪問和顯示位圖。不過程序和設(shè)備之間并不直接進(jìn)行通信，否則，就必須為與程序交互的每臺(tái)設(shè)備編寫用戶接口代碼 [6,1]。 ④ 文檔 文檔類從 CDocument 類派生，用來(lái)管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的變化、存取都是通過文檔實(shí)現(xiàn)的。例如，繼承時(shí)，應(yīng)用程序特定的事件由程序員的派生類來(lái)處理，不感興趣的由基類處理。 這些類大多都是從 CObject 和 CCmdTarget 派生而來(lái) .CObject 類對(duì)一些 重要的特性 提供很好的實(shí)現(xiàn) ， 這些特性 包括動(dòng)態(tài)類信息、動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、對(duì)象序列化、對(duì)程序調(diào)試的支持 ,而 CCmdTarget 通過封裝一些屬性和方法，提供了消息處理的架構(gòu)。因?yàn)榭傮w上， MFC 框架定義了應(yīng)用程序的輪廓，并提供了用戶接口的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法，程序員所要做的就 是通過預(yù)定義的接口把具體應(yīng)用程序特有的東西填入這個(gè)輪廓。 1989 年， Eckhorn 介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)模擬貓的視皮層機(jī)制。 B. B. Mandelbrot 指出， Hausdorff Besicovitch 維數(shù)嚴(yán)格大于拓?fù)渚S數(shù)的集合稱為分形，而目前較為流行的描述如下 [2,1]： 一般的，如果 F 是具有以下性質(zhì)的集合，則稱它是一個(gè)分形。而由以上對(duì)于邊緣的定義知，邊緣是圖像的局部特征，這樣通過對(duì)局部特征的分析就可以確定某個(gè)像素是否是邊緣。區(qū)域增長(zhǎng)在很多領(lǐng)域都受到了很大的關(guān)注，其在計(jì)算機(jī)視覺的智能化應(yīng)用中也具有很大的作用。因此，有效的圖像分割對(duì)如目標(biāo)檢測(cè)，身份確認(rèn)和行為理解與處理等中高層次的任務(wù)非常重要。在這個(gè)章節(jié)中對(duì)圖像分割進(jìn)行了概述，并就其目前使用基本方法進(jìn)行了介紹。 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于圖像分割的簡(jiǎn)單圖像摳取算法的研究與實(shí)現(xiàn) 3 單一化的圖像處理軟件 (1) KnockOut KnockOut是 Corel公司出品的專業(yè)去背景軟件， 能夠處理復(fù)雜背景下的精細(xì)目標(biāo) 。 ADOBE PHOTOSHOP 最初的程序是由 Mchigan 大學(xué)的研究生 Thomas 創(chuàng)建，后經(jīng) Knoll 兄弟以及ADOBE 公司程序員的努力 ADOBE PHOTOSHOPf進(jìn)行了很多功能上的改進(jìn) ，成為優(yōu)秀的平面設(shè)計(jì)編輯軟件。 除此之外 ,隨著計(jì)算機(jī)視覺理論和算法研究的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提高，越來(lái)越多的智能處理系統(tǒng)的廣泛使用，以及復(fù)雜情況下處理要求的攀升，對(duì)于做為很多圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)的圖像分割目標(biāo)提取技術(shù)就顯得更為需要簡(jiǎn)單化，智能化。因此一個(gè)簡(jiǎn)單的，智能的進(jìn)行目標(biāo)摳取的軟件是極為必要的。然而現(xiàn)在存在的一些專業(yè)圖像處理軟件并沒能夠很好的解決大部分用戶的一些極為簡(jiǎn)單的需求。這些圖像處理軟四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于圖像分割的簡(jiǎn)單圖像摳取算法的研究與實(shí)現(xiàn) 2 件中 ,要么一些軟件過于大型專業(yè)， 雖然提供了異常強(qiáng)大的功能 ,卻 讓初學(xué)者望而卻步，讓專業(yè)人士效率不高；要么 只是提供一項(xiàng)或幾項(xiàng)簡(jiǎn)單的服務(wù) ,只是為了大量普通用戶才設(shè)計(jì)出爐的 過于傻瓜， 而 功能太過簡(jiǎn)單，創(chuàng)意難以得到有 效發(fā)揮，產(chǎn)品品質(zhì)和處理速度也良莠不齊。 (3)光影魔術(shù)手 光影魔術(shù)手是國(guó)內(nèi) 比較受 歡迎的圖像處理軟件 ，曾 被 很多主流期刊評(píng)為最佳圖像處理軟件 。 此外， 可牛影像 具有補(bǔ)光、柔和等 6 大自動(dòng)修復(fù)能力，素描、黑白、懷舊等數(shù)十種另類效果， 以及其他一些延伸功能的實(shí)現(xiàn)使得其具有了全套的照片的編輯功能。圖像分割是一個(gè)經(jīng)典的難題 ,到目前為止即不存在一種通用的圖像分割方法 ,也不存在一種判斷是否分割成功的標(biāo)準(zhǔn) . 按照?qǐng)D像分割的定義