一种多图层任意形状膜版的图像叠加技术实现-设计应用

精品文档-下载后可编辑一种多图层任意形状膜版的图像叠加技术实现-设计应用在处理图像的过程中，常常需要在背景图像开出任意形状的剪裁区域来填充前景图像，使得前景图像在背景给定范围内显示和活动。图像处理（imageprocessing），是指用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术。又称图片处理、影像处理、照片处理、后期处理、P图、PS。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值为一整数，称为灰度值。图像处理技术的主要内容包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别3个部分。但这种叠加需求实际上是想要事先获得一个任意形状外轮廓，然后在背景的该轮廓区域内填充上前景图像，现有软件较难实现或实现起来较繁琐。

为解决该问题，本文借鉴Photoshop软件的多图层制作思想，先提取或勾勒出任意形状的剪裁区域（膜版），形成底色为白色的膜版图层。再通过程序对该图层进行二值化、求取膜版外接矩形、消除其内部白色孤立点、利用区域连通性消除其内部白色孤立区域等处理，形成黑色膜版，再将它与背景和前景叠加获得复合图像。从图像中抽取某些有用的度量、数据或信息称为图像分析。图像分析的基本步骤是把图像分割成一些互不重叠的区域，每一区域是像素的一个连续集，度量它们的性质和关系，把得到的图像关系结构和描述景物分类的模型进行比较，以确定其类型。识别或分类的基础是图像的相似度。一种简单的相似度可用区域特征空间中的距离来定义。另一种基于像素值的相似度量是图像函数的相关性。

1多图层膜版叠加技术的工作原理

本叠加技术的主要思路是，运用Photoshop的套索工具或画图软件的“任意形状的剪裁”工具在一张包含有目标膜版的原始图像上，提取所需的任意形状的剪裁区域，然后复制、粘贴到一个底色为白色的图像上，这里采取专门的处理算法可将膜版内部全部变成黑色，得到的就是完整的膜版图层，再将膜版图像存成文件即可。进行图像叠加时，判断背景上的点是否属于膜版区域。工作原理如图1所示。

膜版处理算法先对膜版原始图像进行二值化，变成白色或黑色，再消除膜版内部白色孤立奇异点。利用区域连通性原理对膜版外接矩形内的白色点进行区域连通性计算，获得白色点的连通标记。由于膜版内部白色区域点的连通标记大于膜版外部白色点的连通标记，由此判定该白色点为膜版内部点，从而消除膜版内的白色空洞，产生完整的黑色膜版，为叠加准备好所需的膜版图层。

2具体算法

2.1膜版图像二值化

对膜版原始图像进行二值化，对图层每个点进行处理，保留白色和黑色点，把非白非黑的点颜色变成黑色。

2.2消除膜版内白色孤立点

二值化后的膜版图像可能存在一些白色孤立点，会影响后面的叠加处理，因此需消除。消除方法是对图像中每个白色点判断其四周8个邻点是否均为黑色。

2.3求取膜版的外接矩形

为缩小后面区域连通性计算的范围，需要求取膜版的外接矩形，即获得膜版的左边界点和右边界点的横坐标Xmin、Xmax及上边界点和下边界点的纵坐标Ymin、Ymax。

2.4区域连通性计算

为消除膜版内部的白色区域，同时避免错误地消除膜版外部的白色点，采用4邻域法[1][2]计算图层中外接矩形以内白色点所属的连通区域标记。这里采用的技巧：将膜版外接矩形向外扩大1个象素，得到外扩矩形。求取膜版的外扩矩形如图2所示。该外扩矩形上都是白色点，先将这些点的连通区域标记赋为1，再计算外接矩形内白色点的连通区域标记。这样外接矩形以内而膜版以外的白色点的标记肯定为1，膜版内部白色区域的标记将大于1。图2中，A点为膜版以外的白色点，C点为膜版内的白色区域中的点，B点为白色孤立点。

计算区域连通性的算法描述如下：

（1）对连通标记数组初始化，外扩矩形四边上的点标记为1，外扩矩形内部黑色点的标记为0。

（2）从左至右、从上到下扫描图像。

（3）对于每行的各点，如果某点的象素值为白色，则：如果上面点和左面点有一个标记，则复制该标记；如果2点有相同的标记，则复制该标记；如果2点有不同的标记，则复制2点中较小标记；将2标记写入等价表中作为等价标记。遍从上到下4连通序贯的相关Delphi代码如下：

MaxEquValue：=1；//连通标记变量，初始为1

forj：=YmintoYmaxdo

fori：=XmintoXmaxdo

begin

ifImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j]=clWhitethen//是否白色

begin

if（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j-1]=clBlack）and

（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i-1，j]=clBlack）then

begin//上点和左点均为黑色点

MaxEquValue：=MaxEquValue+1；//新的连通标记

EquTable[i，j]：=MaxEquValue；//赋值到标记数组

end

elseif（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j-1]=clWhite）

and（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i-1，j]=clWhite）then

begin//上点和左点同时为白色点

Lj_1：=EquTable[i，j-1]；//上边点的标记

Li_1：=EquTable[i-1，j]；//左边点的标记

if（Li_10）and（Lj_10）then//标记同时存在

begin

ifLi_1=Lj_1then//上点和左点标记相同

EquTable[i，j]：=Li_1

else//上点和左点标记不相同，取二者中小的

EquTable[i，j]：=MIN（Li_1，Lj_1）；

end；

end//endforelseif

else//上点或左点只有一个为白色点

begin

//上点为1，且有标记L，则该点的标记也为L，上点优先

if（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i，j-1]=clWhite）and

（EquTable[i，j-1]0）then

EquTable[i，j]：=EquTable[i，j-1]

//左点为1，且有标记L，则该点的标记也为L

elseif（ImgTempGood.Canvas.Pixels[i-1，j]=clWhite）and

（EquTable[i-1，j]0）then

EquTable[i，j]：=EquTable[i-1，j]；

end；//endforelse

end；//endforif

end；//endfori

（4）考虑下一行，则重复第（3）步。

（5）从下到上扫描图像，重复（3）、（4）步。

（6）在等价表的每一等价集中找到该等价集中的标记。

（7）扫描图像，用等价表中的标记取代每一标记。

2.5消除膜版内白色区域

对外接矩形内各点，判断其连通标记是否大于1，若是，则说明该点是膜版内部白色点。

2.6多图层叠加

图层叠加时，对于膜版外接矩形内各点，如果是黑色点，则用该点坐标对应的前景点颜色去替代背景上相应点的颜色来完成图像的复合叠加。相关代码如下：

fory：=YmintoYmaxdo

forx：=XmintoXmaxdo

//点（x，y）是否属于模版区域

ifImgTempGood.Canvas.Pixels[x,y]=clBlackthen

ImgObject.Canvas.Pixels[x，y]：=ImgForgrd.Canvas.Pixels[x，y]；

//背景图像上属于膜版区域的点填充成前景颜色

3运行实例

本算法采用Delphi7实现，一个叠加的运行实例如图3所示。图中，B、T0、F分别是背景、膜版的原始图像及前景，图T1是二值化后的膜版图像，图T2是去掉白色空洞后的膜版。图O是叠加产生的合成结果。有关本叠加技术的扩展使用讨论如下：

（1）上述方法是针对在背景上开一个裁减窗口设计的。如果想开多个不交叉的裁减窗口，同样可为每个裁减窗口准备一个膜版图层，分别把前景、背景和每个膜版叠加。还可通过在膜版图层移动膜版的位置，实现前景被移动过滤的效果。

（2）当多个裁减窗口有交叉部分，就要注意事先安排好各膜版对应前景的遮挡关系，然后程序依照预定的前后顺序进行叠加。

（3）本叠加技术可用于人物拍摄时，在背景上给出艺术化外轮廓，其内部区域供被拍摄者