[发明专利]一种基于LBP特征的快速纹理合成方法

说明书

本发明提出一种基于LBP特征的快速纹理合成方法，首先通过统计的方法自动选择一个合适的纹理块尺寸，然后通过等价模式的LBP特征值来代替灰度值进行块匹配，等价模式的LBP特征值只有59种，比原有的灰度值少一个数量级，因此能够快速进行搜索匹配，找到合适的图像块对输出图像进行填充。本发明提出的方法简单实用，复杂度小，可以实时处理各类纹理样本图像，拥有很好的实用价值。

技术领域

本发明属于数字图像处理和计算机视觉技术领域，特指一种基于LBP特征的快速纹理合成方法。

背景技术

纹理合成是为解决纹理映射中存在的接缝走样变形以及纹理的获取等问题，而发展起来的一种纹理绘制技术。这类方法可以利用一小块输入纹理样本生成任意大小的相似纹理。它在三维真实感显示、虚拟现实、图像修复等方面都有重要的应用价值，一直受到计算机图形学、计算机视觉和图像处理领域的广泛关注。

目前，纹理合成主要有过程纹理合成和基于样图的纹理合成两类方法。过程纹理合成又称为物理仿真，它是通过对物理生成过程的仿真直接在曲面上生成纹理，如毛发、云雾、木纹等，从而避免了纹理映射带来的失真。这种方法虽然可以获得逼真的结果，但由于每一种纹理对应不同的参数，且构造和调试十分复杂，方法之间不具有通用性，使用不方便。

基于样图的纹理合成是新近发展起来的一种技术，它根据给定的小区域纹理样本的表面特征，生成与样本相似的任意大小纹理图像。基于样图的纹理合成技术克服了纹理映射带来的接缝走样问题，避免了过程纹理合成调整参数的繁琐，种种优点使之成为纹理合成领域的主流研究方向。

各国学者对基于样图的纹理合成技术进行了深入研究，提出了很多方法，也取得了很大的进展。特别是基于MRF模型的纹理合成方法,通过全局优化进行参数求解,获得了很好的纹理合成效果。但是这些方法通常比较复杂，处理过程比较耗时，无法满足一些实时应用场景的需求。

发明内容

针对现有方法存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种基于LBP特征的快速纹理合成方法。

本发明的技术方案是：

一种基于LBP特征的快速纹理合成方法，包括以下步骤：

S1通过统计的方法确定用于匹配的纹理块的尺寸

S1.1初始化纹理块的尺寸k＝9；

S1.2给定一个纹理样图FI(x,y)，图像大小为Wf×Hf；随机在FI(x,y)上选择10个点，分别以这些点为中心，直径为k的领域内，计算灰度均值信息，一共可以得到10个灰度均值{α_i|i＝1,…,10}，统计这10个灰度均值的差异度D：

其中参数b是均值，

S1.3设定差异度阈值，这里差异度阈值取值为20。当差异度D＞20时，令k＝k+5并转到S1.2重新计算差异度；当差异度D≤20时，则程序停止，输出当前k值作为最终选择的纹理块尺寸.

S2基于LBP图像进行纹理合成

S2.1计算纹理样图FI(x,y)中各个像素的等价模式的LBP特征值；

对于纹理样图FI(x,y)中的各个像素点，以其中任一个像素点(x_c,y_c)为中心像素点，取其四周紧邻的8个像素点，再以中心像素点(x_c,y_c)的灰度值为阈值，将环绕该点的8个像素点二值化，若某一点的灰度值大于等于中心点像素(x_c,y_c)的值，则该像素点被标记为1，否则标记为0，然后通过等价模式进行处理最终得到一个8位的二进制数，将8位的二进制数转化为十进制数所得的值即为该中心像素点的LBP值，等价模式的LBP特征值U(x,y)定义如下：