图像的纹理标准性度量及其应用

通过分析纹理合成中子块参数对合成速度及质量的影响,发现对于一类纹理图像,不依赖于参数的选择即可快速高效地进行纹理合成。选择子块灰度平均值作为度量指标,根据纹理标准性强的图像应具有的特征,提出了一种新的计算图像纹理标准性系数的算法。结合大量计算结果,界定了一般图像、强标准性纹理以及弱标准性纹理的分类标准。并将其应用到纹理合成当中,对强标准性纹理图像的合成采用大尺度子块及零搜索的合成方法,提高了合成速度的同时保持合成质量不变。     

基于纹理标准性系数的自然纹理快速合成

以分形维数向量为工具,引入了纹理标准性的概念,给出Ashikhmin方法所适用的自然纹理的标准性系数的范围,并对这类区间中的自然纹理提出了新的改进算法,大大加快了纹理合成的速度,同时合成效果并没有明显降低。     

基于匹配相容性的高效纹理合成

文中提出一种新的基于纹理块操作的纹理合成方法.对于每个纹理块,该方法根据样本纹理生成可与它进行拼接的纹理块邻接集合,并根据多步合成计算时纹理块之间的可拼接性(即匹配相容性)对邻接集合进行优化处理,即舍弃那些在多步操作后会引起匹配冲突的块.这样,合成计算时,可节省大量的关于邻接块之间的相似性度量计算,减少合成过程中的匹配冲突,由此提高纹理合成的效率.其合成质量,可与目前合成质量最好的纹理优化方法相媲美;而在合成速度方面,新方法的时间复杂度基本上是与目标纹理的大小成线性关系的,并经实验表明,新方法能以交互绘制的速度合成1024×1024像素的大纹理,而这是已有合成方法难以达到的.     

纹理合成的自相关性判别法及其应用

从加快纹理相似性的判别速度出发,提出了一种纹理合成的自相关性判别法.传统的纹理合成算法随着邻域和样本的增大,计算量将成倍增加,纹理合成速度减慢的劣势逐渐体现出来.因此,算法对样本纹理建立简单的自相关性距离查找表,利用L邻域内像素的自相关性距离作为像素匹配的判别依据,以查找取代传统匹配过程中的繁琐计算,极大地加快了合成速度,可实现动态的、多精度的合成效果调控,以及避免块匹配中易出现纹理接缝的问题.经验证,该算法可在纹理合成、图像修补及纹理检索中应用,并可很好地达到实时的应用要求.     

基于运行时纹理合成的纹理画刷

纹理画刷是一种交互式纹理生成工具,能够在用户控制下生成所需要的纹理.本文提出了一种基于运行时纹理合成的纹理画刷实现算法.纹理合成采用逐块合成的方式,每次将整个样本图以选定的位移放置到合成图中,然后用Graph Cut来决定最终的输出区域.在预处理过程中计算得到两个相同样本图间的最佳切合位移集合,在合成过程中,贴块位移搜索范围限定在由此集合及用户控制所决定的一个很小的范围内,使合成速度达到实时.另外通过对"孤立块"采取"虚拟贴块法"选取贴块位移,较好地保持了画刷所生成纹理的一致性.实验结果表明该纹理画刷的纹理生成速度满足与用户交互的需求,且生成纹理的质量高.     

应用PSO的快速纹理合成算法

应用PSO的快速纹理合成算法是一种高效的纹理合成算法,应用粒子群优化(PSO)算法对基于块采样的纹理合成算法的搜索匹配过程进行了改进,改变了原算法的全遍历搜索过程,在不影响合成质量的前提下加快了合成速度．本算法对于按序和随机的各种应用都能在一台中等的PC机上几秒内合成高质量的纹理．并对算法执行中的粒子数、迭代次数对合成速度和合成效果的影响进行了详细的分析．     

螺旋状匹配搜索的块拼贴纹理合成

基于样图的纹理合成方法是继纹理映射、过程纹理合成等方法后发展起来的一种纹理拼贴方法。该文在Efros块拼贴算法和徐晓刚的螺旋状点匹配搜索算法基础上,提出了一种螺旋状匹配搜索的块拼贴算法。该算法利用纹理块的连惯性,在搜索待合成纹理块时,在已合成纹理块在样本图像中位置的邻域进行搜索,找到匹配纹理块后进行输出。该方法大大加快了纹理合成的速度,与Efros块拼贴算法相比,在合成质量不变的基础上,合成速度平均提高了10倍。对于不同的纹理进行实验,其结果也令人满意。     

基于纹理延伸和三角块拼接的快速曲面纹理合成

对相邻的已合成三角形个数为1的待合成三角形使用"纹理延伸"的方法进行纹理合成;对相邻的已合成三角形个数大于1的待合成三角形采用梯形模板匹配的三角块拼接方法进行纹理合成.实验结果与理论分析表明,该算法合成质量较高,合成速度较现有方法提高了1/3.     

基于二维纹理样本的方向场引导的体纹理合成

提出一种考虑方向场的体纹理合成新方法.在二维纹理样本中搜索邻域,采用优化的邻域匹配算法逐个合成体素;在匹配二维纹理样本像素邻域和体素邻域时,考虑各体素上的方向,生成各向异性体纹理,并允许采用各向异性的二维纹理样本获得满意的合成结果.方向场可由过程式方法生成,也可由三维医学数据处理而得.实验结果表明,从动物的弥散张量图像得到的方向场能有效地合成真实的动物肌肉纹理,为计算机图形学提供了一种新的肌肉建模手段.     

运用局部纹理映射加速曲面纹理合成

基于样图的纹理合成方法能够在网格曲面上合成高质量纹理,但合成速度有待进一步提高,对此提出一种运用局部纹理映射加速曲面纹理合成的算法.首先以三角形法向量、切向矢量与纹理尺度为约束,将三角网格曲面分割为一系列映射区与合成区;然后用基于块的平面纹理合成方法生成大面积样图,用调和映射方法对映射区进行纹理映射;最后采用基于三角块的合成方法生成合成区纹理.实验结果表明,该算法对一般的随机性纹理与半结构性纹理具有很高的合成质量,能够控制纹理方向与尺度的变化.由于大部分三角形的纹理通过局部纹理映射得到,仅需要合成少数三角形的纹理,纹理合成过程得到大幅度地加速.     

可控的连续多尺度纹理合成

针对同一幅合成图像的不同区域间,如何实现纹理图案的多尺度连续变化,提出一种基于像素的多尺度纹理合成算法。在逐像素点合成的基础上,通过为已知匹配点建立一个到连续的多分辨率样图的正向映射,并重新采样合成像素点,实现合成结果的任意尺度连续渐变的可控性。实验证明该方法不增加大量的处理时间,并可适用于大多数基于样图的逐点合成方法。     

一种基于概周期性的纹理图象分析及合成方法

文章对纹理合成中存在的合成时间过长、合成质量不理想的情况进行分析,发现了对一类具有视觉重复性的纹理,可以利用其本身的性质,加快纹理合成的速度,提高纹理合成的质量。通过对这类纹理特征的研究,引入了概周期纹理的概念,利用固定尺度滑动窗口的灰度距离对其概周期性进行度量,继而采用零搜索技术进行合成。实验证明,对于概周期性纹理,该文提出的算法使得纹理合成速度大大提高,合成质量同于甚至优于传统方法。     

基于Wang Tiles的几何纹理合成

提出了一种基于Wang Tiles的几何纹理合成方法来在不同物体表面上即时地生成几何纹理.首先根据给定的几何纹理预计算出一组Wang Tiles,然后用这组Wang Tiles在不同的目标物体上即时生成新的几何纹理.尽管基于Wang Tiles的方法已经应用于图像纹理,但由于几何纹理采用了与图像纹理完全不同的表示方式,因此需要用完全不同的方法来处理.采用了基于约束的几何纹理合成技术自动生成几何纹理Wang Tiles,从而保证了生成的几何纹理Wang Tiles在所有排列下都能保持其几何连续性.与现有的方法相比,生成的几何纹理Wang Tiles可以重用到不同的目标物体上,同时占用的存储空间及计算量更小,速度更快.     

基于约束的多样图纹理合成方法

基于已有的约束的多样图纹理合成算法,提出采用图像金字塔的方法来实现,并在其中利用了纹理的相关性原理,不仅可以合成自然纹理,而且对结构性较强的纹理也取得了较好的效果,合成速度也得到了提高。实验结果表明,该算法在合成质量和合成速度上都有较大的提高,对于控制某种纹理在合成结果图中的位置的纹理合成有广泛的适用性。     

Texture Particles

This paper presents an analytical extension of texture synthesis techniques based on the distribution of elementary texture components. Our approach is similar to the bombing, cellular, macrostructured and lapped textures techniques, but provides the user with more control on both the texture analysis and synthesis phases. Therefore, high quality results can be obtained for a large number of structured or stochastic textures (bricks, marble, lawn, etc.). The analysis consists in decomposing textures into elementary components — that we call ``texture particles'' — and for which we analyze their specific spatial arrangements. The synthesis then consists in recomposing similar textures directly on arbitrary surfaces by taking into account the previously computed arrangements, extended to 3D surfaces. Compared to ``pixel‐based'' analysis and synthesis methods, which have been recently generalized to arbitrary surfaces, our approach has three major advantages: (1) it is fast, which allows the user to interactively control the synthesis process. This further allows us to propose a large number of tools, granting a high degree of artistic freedom to the user. (2) It avoids the visual deterioration of the texture components by preserving their shapes as well as their spatial arrangements. (3) The texture particles can be not only images, but also 3D geometric elements, which extends significantly the domain of application.     

多种子快速纹理合成

为避免纹理映射引起的接缝和扭曲,近几年人们提出了一些纹理合成方法。但大多数只能处理部分纹理,而且相当费时,为此,提出一种新的纹理合成算法,该算法在样图中选取多个种子,并将其预置到合成图中作为实始匹配点,然后通过螺旋状路径,在初始匹配点领域搜索寻找新匹配点进行合成,以此循环,直至合成图充满为止,该方法大大加快了合成速度,与穷尽搜索法相比,合成速度平均可以提高360倍,特别是在亮度空间合成时,在合成图象质量与RGB空间结果基本相同的情况下,可以实现进一步加速,另外,该算法还可合成沿方向变化的纹理,对不同纹理进行合成实验,其结果令人满意。     

Texture synthesis via the matching compatibility between patches

A new patch-based texture synthesis method is presented in this paper. By the method, a set of patches that can be matched with a sampled patch for growing textures effectively, called the matching compatibility between patches, is generated first for each patch, and the set is further optimized by culling the patches that may cause synthesis conflicts. In this way, similarity measurement calculation for selecting suitable patches in texture synthesis can be greatly saved, and synthesis conflicts between neighbouring patches are substantially reduced. Furthermore, retrace computation is integrated in the synthesis process to improve the texture quality. As a result, the new method can produce high quality textures as texture optimization, the best method to date for producing good textures, and run in a time complexity linear to the size of the output texture. Experimental results show that the new method can interactively generate a large texture in 1024 × 1024 pixels, which is very difficult to achieve by existing methods. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2009CB320802), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60773026, 60833007), the National High-Tech Research & Development Program of China (Grant Nos. 2006AA01Z306, 2008AA01Z301), and the Research Grant of University of Macau     

带约束的基于样图地表纹理合成技术研究

在传统的视景仿真开发过程中,研究人员需要将海量的航空影像照片经过数字化等一系列处理变成可使用的地表纹理,映射在地形表面,生成地景数据库.此法耗费大量人力,而且地景库一经生成就不可再改变,真实性降低.提出一种新的地表纹理的生成方法,以随机生成的高度信息作为约束,不同的地表纹理单元作为样图,采用带约束的基于样图纹理合成算法合成出真实地表纹理图像.实验中,通过改变高程约束和对多种地表纹理进行组合,可以方便快速地合成高质量的二维地表纹理图像.提出的纹理合成的方法,为今后与数字地图相结合开发地景数据库,积累一定的经验.对提高视景数据库的真实性具有实际意义.