基于网格的内容感知图像缩放

摘要

图像缩放是数字图像处理的基本组成部分。随着海量多媒体信息的涌现，修改图像或视频尺寸以适用不同显示设备的需求变得愈发迫切。传统的图像缩放方法往往忽略图像内容而对图像进行均匀缩放，从而导致输出图像存在不同，难以满足这一需求。因此，考虑图像内容的缩放方法逐渐成为新的研究热点之一。　　针对传统图像缩放技术存在的缺陷和不足，基于内容感知的图像缩放技术被提出，该项技术关注的三个主要问题是：1) 如何保护图像的主体区域和图像信息内容的完整性；2) 如何有效保持图像的几何结构特征；3) 如何实时而有效的实现图像缩放。这三个问题也是目前内容感知图像缩放领域的研究关键问题及难点问题。因此，本文针对这三个关键问题展开分析和讨论，提出新的方法着重改善这三方面的性能，从而使得新方法的缩放结果具有更好的视觉效果。主要工作和创新点如下：　　1、提出新的显著性检测和直线检测方法。1）图像显著性检测。首先对得到的显著度图进行模糊优化，使其更好地检测出图像中的主体区域以及主体区域上下文信息。结合显著度图，提出新的弹簧弹性系数设定方法，用于控制网格变形。新设定的弹性系数可使图像缩放结果有效保护主体内容。2）主特征直线检测。基于现有的直线检测方法，检测图像中的所有直线，然后提出以直线所在区域的梯度值和直线的长度为依据来判定主特征直线的新思路，用于图像缩放的直线保持。　　2、提出基于弹簧近似的内容感知图像缩放算法，利用弹簧相似法设置目标函数，控制网格变形实现图像缩放，使结果图像的整体结构和内容具有更好的视觉效果。1）构建覆盖图像的平面三角网格，采用弹簧相似法，控制图像缩放。运用新设定的弹簧的弹性系数控制弹簧变形，该系数可在缩放时有效保持图像的显著区域，避免显著内容缩放不均匀或变形。2）特征直线保持。提出新的图像直线特征保持函数作为约束项，在图像缩放时有效保持图像中的特征直线结构，实现图像几何结构特征的保持。3）边方向保持约束。该约束可以使约束网格变形，避免出现三角边过度偏转。结合弹簧相似法和以上两点约束构造目标函数，用于约束弹簧系统变形。　　本文提出新的内容感知图像缩放方法，结合显著性检测和直线检测，采用弹簧相似法以及直线保持和边保持的约束项来控制网格变形。方法更好地保持图像中的主体区域以及特征直线，使结果图像的整体结构和内容具有更好的视觉效果。与已有的视觉感知图像缩放算法相比，本文算法处理的图像视觉效果更好，并能够更有效、快速的处理各种图像缩放。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状以及存在的问题

1.3 研究内容和主要贡献

1.4 论文组织结构

第2章 相关工作

2.1 基于网格的图像缩放算法

2.2 弹簧变形模型

2.3 图像质量评估

2.4 本章小结

第3章 图像重要内容的检测与分析

3.1 重要度图计算与主体检测

3.2 直线检测

3.3 本章小结

第4章 基于弹簧模型的图像缩放方法

4.1 方法概述

4.2 弹簧系统构造

4.3 弹簧系统变形

4.4 重建图像

4.5 实验结果分析

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 总结

5.2 未来工作

参考文献

攻读学位期间发表的学术成果

攻读学位期间参与的研究项目

致谢