Градиент обработка изображений домена , называемое также редактирование изображений Пуассона , [1] представляет собой тип цифровой обработки изображений , который работает на различиях между соседними пикселями, а не значениями пикселей непосредственно. Математически градиент изображения представляет собой производную изображения, поэтому целью обработки области градиента является построение нового изображения путем интегрирования градиента, что требует решения уравнения Пуассона . [2]
Обзор
Обработка изображений в области градиента - это двухэтапный процесс. Первый шаг - выбрать градиент изображения. Его часто извлекают из одного или нескольких изображений, а затем модифицируют, но его можно получить и другими способами. Например, некоторые исследователи изучили преимущества рисования пользователями непосредственно в области градиента [3], в то время как другие предложили выборку градиента непосредственно с датчика камеры. [4] Второй шаг - решить уравнение Пуассона, чтобы найти новое изображение, которое может создавать градиент из первого шага. Точного решения часто не существует, потому что модифицированное поле градиента больше не является консервативным , поэтому найдено изображение, которое максимально приближено к желаемому градиенту.
Редактирование изображений
В целях редактирования изображения градиент получается из существующего изображения и изменяется. Для нахождения градиента данного изображения можно использовать различные операторы, такие как конечная разность или Собел . Затем этим градиентом можно управлять напрямую, чтобы произвести ряд различных эффектов, когда полученное изображение решено. Например, если градиент масштабируется однородной константой, это приводит к простому фильтру повышения резкости. Улучшить фильтр резкости можно, только масштабируя градиент в областях, которые считаются важными. [2] Другие варианты использования включают бесшовное сшивание изображений , [5] удаление нежелательных деталей из изображения, [1] фильтры нефотореалистичного рендеринга , [2 ] удаление блочности изображения , [2] возможность бесшовного клонирования одной части изображения на другой - способами, которые трудно достичь с помощью традиционных методов области изображения [1] и визуализации с высоким динамическим диапазоном [6]. Эти методы редактирования области градиента также можно распространить на движущиеся изображения, рассматривая видеоклип как куб пикселей и решение трехмерного уравнения Пуассона. [7]
Клонирование бесшовных изображений
Цифровое наложение - это обычная задача при редактировании изображений, при которой часть или вся одна фотография вставляется в другую фотографию. Традиционно это делается путем вставки значений пикселей из одного изображения в другое. Хорошо обученный художник может создать убедительную композицию, используя традиционные методы, но обычно для этого требуется трудоемкая цветокоррекция и вырезание маски. В качестве альтернативы вставка может выполняться в области градиента: если вставляются различия между пикселями, а не фактические значения пикселей, иногда для достижения чистого результата требуется гораздо меньше пользовательского ввода. В следующем примере демонстрируется использование обработки изображений в области градиента для плавной вставки из одного изображения в другое.
Обратите внимание, что и рука, и глаз слегка изменили цвет на изображении, восстановленном по измененному градиенту. Это произошло потому, что решающая программа была настроена на поиск всего изображения. Однако можно добавить ограничения, чтобы решалась только вставленная часть, оставив остальную часть изображения неизменной. Также стоит отметить, что градиент, изображенный выше, представляет собой производную только одного цветового канала (красного) и был визуализирован с цветами, представляющими силу и направление градиента. На практике для каждого цветового канала обнаруживаются два изображения с градиентом в градациях серого , одно представляет изменение x, а другое - изменение y . Каждый цветовой канал определяется независимо при восстановлении окончательного изображения.
Рекомендации
- ^ a b c Перес, Патрик, Мишель Гангнет и Эндрю Блейк. «Редактирование пуассоновских изображений». Транзакции ACM на графике. Vol. 22. № 3. АСМ, 2003.
- ^ а б в г Бхат, Правин и др. «Gradientshop: платформа оптимизации градиентной области для фильтрации изображений и видео». Транзакции ACM на графике 29.2 (2010): 10.
- ^ Макканн, Джеймс и Нэнси С. Поллард. «Рисование в градиентной области в реальном времени». Транзакции ACM на графике. Vol. 27. № 3. АКМ, 2008.
- ^ Tumblin, Джек, Amit Agrawal и Рамеш Раскар. «Почему мне нужна градиентная камера». Компьютерное зрение и распознавание образов, 2005. CVPR 2005. Конференция компьютерного общества IEEE, посвященная. Vol. 1. IEEE, 2005.
- ^ Левин, Анат и др. «Бесшовное сшивание изображений в градиентной области». Компьютерное зрение-ECCV 2004. Springer Berlin Heidelberg, 2004. 377-389.
- ^ Фаттал, Raanan, Дани Lischinski, и Майкл Верман. «Сжатие высокого динамического диапазона в градиентной области». Транзакции ACM на графике. Vol. 21. № 3. АКМ, 2002.
- ^ Ван, Хунчэн и др. «Videoshop: новая структура для пространственно-временного редактирования видео в градиентной области». Графические модели 69.1 (2007): 57-70.