重要度驅動的紋理壓縮方法

2023-09-18 21:57:30 2

專利名稱：重要度驅動的紋理壓縮方法
技術領域：
本發明屬於信息技術領域。
背景技術：
現如今大規模的基於網絡環境的場景繪製(如谷歌地球，街景技術等)都需要大量具有真實感的紋理圖像。在實現上存在兩個挑戰:(1)網際網路上的傳輸帶寬限制；(2)客戶端存儲這些需要繪製的紋理的存儲空間的限制。需要有相應的技術來減少帶寬和存儲空間。傳統的紋理壓縮算法通常採用矢量量化等圖像編碼技術對紋理進行壓縮，壓縮率有限且沒有使用GPU進行加速解壓繪製。最新的紋理壓縮技術利用紋理合成的思路對紋理圖像進行壓縮，通過提取紋理內重複使用的紋元圖案對紋理圖像壓縮。該技術不但可以壓縮圖像的局部冗餘信息，還可以壓縮全局重複信息，且利於使用GPU解壓繪製。逆向紋理合成算法基於紋理合成的思想，通過能量函數的優化將大幅輸入紋理壓縮成小塊紋理摘要圖像。逆向紋理合成存在的一個重要問題是在壓縮的過程中同等對待所有區域。對於某些紋理來說並不是所有區域都是視覺一致性的，可分為前景部分和背景部分。從視覺顯著性模型可知，紋理中的前景部分往往是人眼所關注的部分，在壓縮時需儘可能保留。因此需要在壓縮時對紋理的不同部分進行自適應壓縮。最後，控制圖在逆向合成框架中起著關鍵的作用，只有基於適當的控制圖逆向合成才能重構原來紋理。網絡環境下，紋理在客戶端解壓需要合適的控制圖。逆向合成並沒有針對控制圖的生成提出較通用的解決方法，限制了逆向合成在紋理壓縮領域的應用範圍。針對逆向合成中存在的上述問題，目前還沒有研究人員面向實時解壓繪製提出自適應的快速紋理壓縮算法。本發明對逆向合成的能量函數進行修改，使它適合於自適應的紋理壓縮，即對紋理的重要區域和非重要區域進行不同程度的壓縮。在計算階段首先依據視覺顯著性模型計算出紋理的重要度圖，然後將重要度圖，紋理及其控制圖作為輸入，對新的能量函數進行迭代優化。針對逆向合成的控制圖問題，我們提出選取反映圖像像素亮度變化的灰度圖作為控制圖。

發明內容
本發明要克服現有技術的上述缺點，提供一種對紋理進行壓縮、有效減少大尺度紋理圖像所佔用的紋理內存、實現其在網絡上的快速傳輸和GPU上的實時繪製、基於重要度驅動的自適應紋理壓縮方法，使得紋理圖像解壓之後重要區域的圖像質量保持較好。本發明所述的重要度驅動的紋理壓縮方法，由兩個部分組成:紋理圖像壓縮和解壓。在壓縮過程中，對於輸入的紋理首先計算其控制圖和重要度信息圖，然後使用重要度驅動紋理壓縮算法對原紋理進行壓縮得到相應的壓縮後紋理和控制圖；在解壓階段，類似於圖像類比，將壓縮後的控制圖和壓縮後紋理以及原控制圖分別作為輸入，經圖像類比得到解壓後的紋理輸出圖；具體步驟如下:步驟一、控制圖計算本發明的所有控制圖都為原圖的灰度圖，灰度圖很好地保存了原圖的亮度細節；採用YIQ計算模型將原圖(彩色圖)轉換為灰度圖，該模型中Y代表亮度，即所需要的灰度信息，I代表色調，Q代表飽和度。根據相應的模型轉化矩陣，將RGB轉化成Y的計算公式如公式(I):Y=0.299R+0.587G+0.114B(I)其中R，G，B分別為紅綠藍三色。步驟二、重要度圖計算紋理的重要度信息直接影響了算法的最終結果。為了得到更好的重要度信息，我們首先計算圖像的顯著性圖，該顯著性圖與原圖解析度一致。基於Saliency Filters算法計算顯著性圖:首先對圖像進行抽象化，即保留圖像相關的結構特徵，去除圖像一些不需要的細節特徵；然後計算出圖像中具有唯一性的元素和顏色等底層信息的分布；最後綜合這兩者信息來得到顯著性圖saliency。假設輸入圖像為X，本發明採用公式(2)計算重要度圖中每個像素的重要度值w(x, y):
權利要求
1.重要度驅動的紋理壓縮方法，由兩個部分組成:紋理圖像壓縮和解壓。在壓縮過程中，對於輸入的紋理首先計算其控制圖和重要度信息圖，然後使用重要度驅動紋理壓縮算法對原紋理進行壓縮得到相應的壓縮後紋理和控制圖；在解壓階段，類似於圖像類比，將壓縮後的控制圖和壓縮後紋理以及原控制圖分別作為輸入，經圖像類比得到解壓後的紋理輸出圖；具體步驟如下: 步驟一、控制圖計算 本發明的所有控制圖都為原圖的灰度圖，灰度圖很好地保存了原圖的亮度細節；採用YIQ計算模型將原圖(彩色圖)轉換為灰度圖，該模型中Y代表亮度，即所需要的灰度信息，I代表色調，Q代表飽和度。根據相應的模型轉化矩陣，將RGB轉化成Y的計算公式如公式Cl):Y=0.299R+0.587G+0.114B (I) 其中R，G，B分別為紅綠藍三色。
步驟二、重要度圖計算 紋理的重要度信息直接影響了算法的最終結果。為了得到更好的重要度信息，我們首先計算圖像的顯著性圖，該顯著性圖與原圖解析度一致。基於Saliency Filters算法計算顯著性圖:首先對圖像進行抽象化，即保留圖像相關的結構特徵，去除圖像一些不需要的細節特徵；然後計算出圖像中具有唯一性的元素和顏色等底層信息的分布；最後綜合這兩者信息來得到顯著性圖saliency。
假設輸入圖像為X，本發明採用公式(2)計算重要度圖中每個像素的重要度值w(x，y):
全文摘要
重要度驅動的紋理壓縮方法，由兩個部分組成紋理圖像壓縮和解壓。在壓縮過程中，對於輸入的紋理首先計算其控制圖和重要度信息圖，然後使用重要度驅動紋理壓縮算法對原紋理進行壓縮得到相應的壓縮後紋理和控制圖；在解壓階段，類似於圖像類比，將壓縮後的控制圖和壓縮後紋理以及原控制圖分別作為輸入，經圖像類比得到解壓後的紋理輸出圖。具體包括控制圖計算、重要度圖計算、重要度驅動的紋理壓縮、基於圖像類比的解壓。
文檔編號G06T9/00GK103198495SQ20131007687
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者湯穎, 周展, 範菁 申請人:浙江工業大學