本文選題：圖像分層　切入點：深度恢復　出處：《山東大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：賦予計算機認知和理解三維世界的能力是計算機視覺的一個基本問題,在機器人、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實、智能監(jiān)控、數(shù)字娛樂等領域有非常多的應用。目前數(shù)字圖像的獲取變得非常容易,互聯(lián)網上存在著海量的圖片,基于圖像、特別是基于單幅圖像恢復場景中蘊含的三維信息是目前研究的熱點問題。由于物體之間的遮擋以及物體的自遮擋,基于單幅圖像完全地恢復三維信息是一個病態(tài)問題,但人們對物體的認知有很多先驗知識,有效地利用人們的先驗知識使得從單幅圖像中獲取場景重要的三維信息變得可能。本學位論文選擇圖像分層深度信息計算這個基礎問題作為研究的切入點,從人的感知特點出發(fā),重點研究了基于單幅圖像的兩種分層深度信息計算方法,并將算法應用在兩個實際問題中一淺浮雕藝術風格生成以及三維立體幻象的自動生成。除此以外,本文還研究了一種基于分層信息的自適應圖像顯著性引導算法,探討了粗糙的層次深度信息在計算機視覺領域的其它可能應用。本文創(chuàng)新點和貢獻主要包括以下幾個方面：(1)提出了兩種新的圖像分層深度計算方法本文基于輪廓以及物體對象等兩種不同的圖像描述,提出了兩種新的圖像分層深度計算方法。本文利用輪廓線中的幾何元素(包括區(qū)域、線段及結點)構建圖(Graph)，根據(jù)有向圖理論推導圖像中所蘊含的深度層次。本論文還提出了一種基于物體對象的分層深度計算,根據(jù)單目視覺線索,構建馬爾可夫圖,從而估計圖像中的深度層次,算法不僅能夠有效推測局部層次關系,對于全局層次關系也有較高的估計準確度。(2)提出了一種基于單幅圖像的淺浮雕生成算法本文通過計算圖像中物體的輪廓、亮度、梯度等信息,基于層次深度計算,設計了一種基于反饋的淺浮雕逐步精細化算法,該算法不僅能夠保持全局的層次關系,還能增強淺浮雕曲面的細節(jié),從而生成自然生動的淺浮雕模型。(3)提出了一種基于單幅圖像的三維立體顯示技術本文提出了一種基于單幅圖像分層深度信息的三維立體幻象自動生成方法。該方法根據(jù)物體的對稱性及局部凸性等特點,利用粗糙的三維模型對圖像中的對象進行表示,并對被遮擋部分自動進行三維補全,同時提出了一種基于迭代優(yōu)化的地面擬合算法估計圖像中物體的深度位置。生成的三維立體顯示效果不僅能夠使用諸如紅藍眼鏡、偏振鏡片等輔助設備觀看,還可通過左右旋轉視點提供裸眼三維體驗。盡管該算法不能恢復精確的三維信息,但產生的三維立體幻覺效果符合人的感知特點,讓人體驗逼真的三維效果。(4)提出了一種自適應的圖像顯著性引導策略本文探索了圖像分層深度計算與圖像顯著性引導之間的關系,提出了一種基于圖像分層深度信息的自適應圖像顯著性引導算法。該算法分析圖像中物體幾何位置、深度排序等對于顯著性的影響,并以其為特征指導對圖像的編輯,在不對圖像場景造成感知破壞的前提下增強物體顯著性,從而引導用戶視覺注意力。
[Abstract]:Give the computer the cognition and understanding of the three-dimensional world ability is a basic problem in computer vision, robotics, virtual reality and augmented reality, intelligent monitoring, digital entertainment etc. there are a lot of applications. At present, the digital image acquiring becomes very easy, on the Internet there are massive images based on the image, especially the single image recover the information contained in the scene is a hot issue of the current research. Based on the object between the object due to occlusion and self occlusion, a single image to fully recover 3D information is an ill posed problem based on the cognition of the object but there are a lot of prior knowledge, effective use of people's prior knowledge so as to get 3D information important from a single image becomes possible. This dissertation choose hierarchical image depth information to calculate the basic problems as the entry point, from Based on the characteristics of human perception, focus on the two calculation methods of layered depth information based on a single image, and applied the algorithm to generate a bas relief style in the two practical problems and the automatic generation of three-dimensional illusion. Besides, this paper also studies a guidance algorithm of adaptive image saliency layered information based on the study level of rough depth information in the field of computer vision applications. Other possible innovations and contributions include the following aspects: (1) put forward two new calculation method of the layered depth image contour and object in two different images based on the description, this paper proposes two new image layered depth calculation method. This paper uses the geometric elements in its outline (including regional, segments and nodes) to construct graph (Graph), according to the directed graph theory is contained in image The depth of the level. This paper also proposes a hierarchical object based on depth calculation, based on monocular visual cues, construct the Markov graph, to estimate the depth image in the algorithm can not only effectively infer local hierarchy, for global hierarchy has high estimation accuracy. (2) proposed a a shallow relief based on single image generation algorithm by calculating the image object contour, brightness gradient information, based on the calculation of depth, design a shallow relief based on the feedback of stepwise refinement algorithm, the proposed algorithm can not only maintain the hierarchy of global, but also enhance the bas relief surface details, so as to generate light natural and vivid relief model. (3) proposed a three-dimensional image display technology based on three-dimensional image information based on layered depth Vision automatic generation method. The method according to the object characteristics of symmetry and local convexity, the object in the image representation using three-dimensional model of rough, and the occluded part of 3D automatic completion, and proposes an iterative optimization based on surface fitting method to estimate the depth of 3D object in images. Stereo display generation can not only use such as red and blue glasses, polarized lenses and other auxiliary equipment to watch, but also through the rotation around the naked eye view provides 3D experience. Although this algorithm cannot recover the information accurately, but the three-dimensional illusion effect produced in accordance with the characteristics of human perception, let people experience a realistic three-dimensional effect. (4) proposed an adaptive image saliency guidance strategy this paper explores image layered depth calculation and significant relationship between image guide, propose a method based on Adaptive image saliency layered depth information guide algorithm. The algorithm analysis of the geometric position of the object in the image, the depth ordering of significant influence, and its guidance on image editing features, resulting in significant enhancement of object perception in the premise of failure not image scene can lead users visual attention.

【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41

【共引文獻】

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本文編號：1622304