摘 要

纹理是一种普遍存在于自然界中的自然现象，其最原始的本义是指由不同尺寸、形状及空间排列的相互交织的纤维或单元形成的物理结构和生物组织结构。而推广到更加广义的范围内，纹理的含义又包括了人们的主观感受，如通过触觉、听觉或视觉来感受到的客观事物的形状、声音以及外表等等。如刻画在山洞岩壁上的壁画、公路上的车流声和石头投进水中泛起的涟漪等等，都可以在广义范围内归结为纹理。目前纹理被广泛应用于VR技术与工业仿真等领域。同时它也是图像处理方面的研究热点。

本文围绕当前纹理研究中的热点问题：图像分割预处理、纹理合成、纹理替换等方面展开研究。首先实现了基于RGB颜色的图像分割算法与基于区域生长法的图像分割算法，并对两种方法进行了对比。同时还实现了两种纹理合成算法：WL纹理合成算法和图像缝合纹理合成算法，并对于两种方法的合成速度与合成质量进行了实验分析。对于第二种图像缝合纹理合成算法，本次设计还进行了控制参数变量的方法，改变实验的参数，分析各个参数的变化对于纹理合成的质量与纹理合成事件的影响。最后，本文实现了一种纹理替换算法，将自己合成的大块纹理图的纹理信息替换到感兴趣的目标区域内。

关键词：纹理合成，纹理替换，图像分割

Abstract

Texture is a common natural phenomenon in nature, its most original meaning is that the physical structure of interwoven fibers or unit by different size, shape and spatial arrangement of the formation and structure of biological tissue. And within the promotion to a more broad range of textures meaning also includes people's subjective feelings, such as the shape of tactile, auditory or visual objective things to feel, sound and look like. As portrayed in the cave rock paintings, the sound of traffic on the highway and stones thrown into the water ripples, etc., can be attributed to the texture within the broad range. Texture is currently widely used VR technology and industrial simulation and other fields. It is also the image processing research focus.

This paper focuses on current research in the texture of the hot issues:Expand image segmentation pretreatment, texture synthesis, texture replacement, etc.First, to achieve the RGB color image segmentation algorithm based on image segmentation algorithm based on region growing method, and the two methods were compared. It also implements two texture synthesis algorithm: WL texture synthesis algorithm and image stitching texture synthesis algorithm for synthesis and synthesis speed and quality of the two methods were experimental analysis. For the second image stitching texture synthesis algorithm, this design also made variable control parameter method, change the parameters of the experiment, analysis of changes in various parameters for texture synthesis texture synthesis quality and impact of events. Finally, to achieve a texture replacement algorithm, will replace synthetic texture information own chunk texture map to the target region of interest.

Keywords:texture synthesis,texture replace,image segmentation

目录

第1章 绪论 1

1.1背景及意义 1

1.2国内外现状研究 2

1.2.1纹理合成的国内外现状 2

1.2.2纹理替换的国内外现状 4

1.3主要研究内容 5

第2章 图像分割算法的研究 6

2.1图像分割算法概述 6

2.2基于RGB颜色的图像分割算法设计 6

2.2.1基于RGB颜色的图像分割算法设计原理 6

2.2.2基于RGB颜色的图像分割算法的实验 7

2.3基于区域生长法的图像分割算法设计 10

2.3.1基于区域生长法的图像分割算法设计原理 10

2.3.2基于区域生长法的图像分割算法的实验过程 11

2.4本章小结 13

第3章 纹理合成算法研究 14

3.1纹理概述 14

3.1.1纹理的特点 14

3.1.2纹理的分类 14

3.2马尔科夫随机模型（Markov Random Model） 14

3.3 WL纹理合成算法研究 15

3.3.1 WL纹理合成算法概述 15

3.3.2点匹配法的像素点邻域及匹配 15

3.3.3WL纹理合成算法的算法流程 16

3.3.4基于WL纹理合成算法的实验 17

3.4图像缝合纹理合成算法研究 19

3.4.1图像缝合纹理合成算法概述 19

3.4.2块匹配法纹理块的边界和边界匹配 19

3.4.3图像缝合纹理合成算法的算法流程 20

3.4.4基于图像缝合纹理合成算法的实验 20

3.5本章小结 25

第4章 纹理替换算法研究 26

4.1纹理替换的概念 26

4.2 纹理替换实验 26

4.3本章小结 27

第5章 总结和展望 28

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1背景及意义

纹理是一种普遍存在于自然界中的自然现象，其最原始的本义是指由不同尺寸、形状及空间排列的相互交织的纤维或单元形成的物理结构和生物组织结构^[1]，比如大理石上的线条或是动物身上的花纹。在中国古汉语中，纹是由“文”变化而来，初始时是指乌龟壳上的纹路。而后来人们又加入了丝旁专指纺织物上的花纹，后逐渐演变为指物体表面的花纹。而推广到更加广义的范围内，纹理的含义又包括了人们的主观感受，如通过触觉、听觉或视觉来感受到的客观事物的形状、声音以及外表等等。如刻画在山洞岩壁上的壁画、公路上的车流声和石头投进水中泛起的涟漪等等，都可以在广义范围内归结为纹理。而在纹理应用较为频繁的计算机图形学邻域中，纹理指包括有一定的重复性而又有随机性的事件和现象。纹理在目前十分火热的虚拟现实VR技术中占据举足轻重的位置。因为为了使虚拟的事物更具真实性，我们一般通过在模型中加入物体纹理的方式来增加事物的细节特征，这会使使用者观察到更多在自然世界中可以观察到的东西，使体验的感觉更加真实。与此同时，纹理在已经比较成熟的技术如影视娱乐、工业设计以及游戏产业等方面同样具有着重大的意义。在技术角度上来讲，这个领域的工作也一直都是信息处理学科的研究重点。

纹理合成