基于模擬退火算法的Wang-Tile紋理合成優(yōu)化技術.pdf

1、紋理合成是當前計算機視覺、計算機圖形學、圖像處理等多個領域的研究熱點之一。目前紋理合成主要有過程紋理合成和基于樣圖的紋理合成，其中基于樣圖的紋理合成技術是近幾年迅速發(fā)展起來的一種新的紋理拼接技術。
　　 Cohen等人于2003年提出了一種Wang-Tile紋理合成算法。該算法引入了計算理論中的“Wang Tile”理論，由于其是利用合成的一組Wang Tile來進行一系列簡單的拼接，從而產(chǎn)生了非周期性紋理。首先從輸入紋理中任意

2、選擇多塊菱形樣本紋理，并賦予不同顏色，按照一定的規(guī)則對樣本紋理進行排列，采用Quilting方法對重疊區(qū)域進行合成，并剪切合成后的中心矩形部分得到Tile集，最后根據(jù)Tile塊的邊緣顏色匹配進行紋理拼貼。因此，Tile集的質(zhì)量直接決定了最終生成的合成紋理的質(zhì)量，而要保證Tile集的質(zhì)量，要求所選擇的樣本紋理在合成時的綜合誤差路徑值滿足一定的閾值，但是這個閾值是很難確定的，使得算法效率不高。另外即使綜合誤差路徑值很小，也不能保證所選擇的樣

3、本紋理是全局最優(yōu)的，使得算法在合成某些具有精細紋理特征和鮮明顏色對比的紋理時會產(chǎn)生明顯的菱形接縫。如何避免或減少Wang-Tile方法中菱形接縫一直是人們在不斷研究的問題，這對提高紋理合成的質(zhì)量具有重要意義。
　　 本文提出了一種基于模擬退火的Wang-Tile紋理合成算法，本算法結合模擬退火算法和小波變換技術從效率和效果兩個方面對Wang-Tile紋理合成算法進行了改進。首先利用模擬退火算法收斂于全局最優(yōu)解的特點，在選擇生成T

4、ile集的樣本時進行優(yōu)化選擇，得到近似最優(yōu)的Tile集，也就是可以得到最佳合成效果的Tile集合，解決了Wang-Tile算法出現(xiàn)的菱形接縫的問題，實驗證明可以得到很好的合成效果。其次，為了提高算法的效率，本算法在樣本集的選擇之前首先對初始樣本進行二維小波分解，只在分解后的低頻部分進行最佳匹配塊的搜索，樣本圖像在分解后的只有原來1/4大小，也就是實現(xiàn)了紋理的壓縮。因此，在選擇匹配塊時可以大大減少搜索時間，從而提高了算法效率。實驗結果證明