[发明专利]一种基于用户交互Trimap的快速前景提取方法

摘要

本发明公开了一种基于用户交互Trimap的前景提取方法，首先输入图片，建立彩色线性模型，把一个小窗口内像素的颜色值近似看作是线性排列的，之后得出评价函数，采用改进的用户交互方式来提供Trimap，之后只在前景和背景融合在一起的区域解最优化问题。本发明通过引入简单的Trimap，通过一定的用户交互输入，将病态问题转化为一个带约束的最优化问题，在原有的方法的基础上大大提高了计算效率，增加的用户交互并不多，同时还保持了用户交互的直观性和方便性。实验验证，比起已有的方法实现，发明的方法可以有2~10倍不等的加速效果。

主权项

1.一种基于用户交互Trimap的快速前景提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，输入图片，设输入的该图片为I，I包括前景F和背景B，对于第i个像素的颜色值，将其表示为该像素的前景和背景的线性组合：（1）其中表示第i个像素中前景的不透明度，采用Trimap用户交互形式将图像中的像素划分为三部分：确定的前景、确定的背景和未知区域； 步骤2，建立彩色线性模型：为了计算评价函数，把一个小窗口内像素的颜色值近似看作是线性排列的，由此得到：（2）步骤3，得出评价函数：基于（2）式描述的彩色线性模型，提出如下的评价函数：（3）其中是一个围绕j像素的小窗口，从而使得计算出来的不透明度具有连续性；通过（3）式的变形得到：（4）其中L是一个N×N矩阵，它的第个元素是：（5）其中是一个3×3的协方差矩阵，是一个3×1的小窗口内颜色值的平均向量，是一个单位矩阵；步骤4，采用改进的用户交互方式来提供Trimap，之后只在前景和背景融合在一起的区域解最优化问题，该改进的用户交互方式为：用户使用颜色线条和笔触进行交互式标记，其中使用颜色A的线条和图像固有的边界将图像分为很多个区域；其中如果区域中只存在颜色B的笔触，将其视为背景；如果只存在颜色C的笔触，将其视为前景；如果既有颜色B又有颜色C笔触，将其视为未知区域；颜色A笔触经过的部分也被视为未知区域；通过提供Trimap，最优化问题表示如下：（6）假设（5）式中的，则这个最优化问题可以转化为解：（7）其中是经过用户交互后得到的初始不透明度分布。