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吴昊,徐丹.一种保持颜色的图像合成算法.软件学报,2012,23(zk2):94-104
一种保持颜色的图像合成算法
Color Preserved Image Compositing
投稿时间:2012-05-20  修订日期:2012-09-29
DOI:
中文关键词:  图像合成  泊松克隆  颜色校正  颜色置信度  无缝边界
英文关键词:image compositing  Poisson cloning  color correction  color belief  seamless boundary
基金项目:国家自然科学基金(61163019); 国家教育部博士点基金(20095301110006)
作者单位E-mail
吴昊 云南大学 计算机科学与工程系,云南 昆明 650091 coolbeary@163.com 
徐丹 云南大学 计算机科学与工程系,云南 昆明 650091  
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中文摘要:
      基于梯度域的融合是一类有效的图像合成算法,但当目标图像和源图像的色调相差太大时,合成结果往往存在一定程度的颜色失真,且难以通过优化边界条件消除.为此提出了一种能够校正颜色失真并保持无缝边界的图像合成方法,该方法主要分为3个步骤.首先,对亮度分量使用泊松克隆以保持合成图像的局部对比度和无缝边界.其次,估计每个像素的颜色置信度以引导颜色校正,颜色置信度基于通用测地距离估计得到.最后,通过最小化目标函数对合成图像的颜色分量进行校正,目标函数不仅结合了源图像和经过泊松克隆后的图像的颜色信息,还考虑了邻域像素间的颜色扩散,并利用颜色置信度为其各项加权.最终的合成图像通过合并泊松克隆后的亮度分量和校正后的颜色分量得到.实验结果表明,通过少量简单、直观的用户交互,所提出的图像合成方法不仅能保持无缝的合成边界,而且能有效地减少合成图像中的颜色失真,在合成颜色差异较大的源图像和目标图像时也具有较高的鲁棒性.与其他仅仅优化边界条件的基于梯度域的合成方法相比,该方法能够更好地保持前景物体的原有颜色和局部对比度,使用颜色置信度而非硬性的限制条件也使得前景能够更平滑地融合到背景中.
英文摘要:
      The Gradient-Domain fusion is an effective method for image compositing, but suffers from color distortion when the hue of target image is quietly different from that of source image. The distortion can hardly be eliminated by boundary optimization. This paper proposes a method to correct the artifact of color distortion induced by gradient-domain fusion while keeping the seamless boundary. First, Poisson cloning is applied to luminance component for keeping the local contrast of intensity. Then, for each pixel of source image, a color belief is used to guide color correction and is estimated based on general geodesic distance transform for source image. Next, the color components of each pixel are corrected by minimizing an object function with corresponding color belief, while the object function takes neighborhood colors propagation, the original colors obtained by Poisson cloning are also taken into consideration. The final composites are obtained simply by combining the corrected color and the cloned luminance. Experimental results demonstrate that the proposed method reduces the color distortion of composition effectively while keeping the seamless boundary and requires only few interactions from user. Compared to other gradient-domain based image compositing methods that only optimize boundary conditions, the proposed method keeps both the original color and the relative changes of colors. The use of a soft color belief to compositing provides a smooth transition from foreground to background, which can not be done by hard constraints.
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