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1、本科毕业论文（设计） 题 目 基于图像分割的图像抠取算法的研究与实现基于图像分割的图像抠取算法的研究与实现 学 院 计算机学院计算机学院 专 业 计算机科学与技术计算机科学与技术 学生姓名 杨明川杨明川 学 号 06430413080643041308 年级 0606 指导教师 吕泽均吕泽均 教务处制表 二 一 年 月 日 四川大学本科毕业论文 基于图像分割的简单图像抠取算法的研究与实现 基于图像分割的图像抠取算法的研究与实现基于图像分割的图像抠取算法的研究与实现 计算机科学与技术专业 学生 杨明川 指导老师 吕泽均 摘要摘要 随着数码设备在日常生活中的大量使用，以及各种图片在各个领域越来 越
2、广泛的应用，围绕着图片处理而出现的问题也变得越来越复杂。对于大多数没有学 过专业图像处理软件的用户来说，想要从图片中抠出自己感兴趣的目标，或者是进而 对其更换背景都是一件很困难的事。因此一个简单的，智能的进行目标抠取的软件是 极为必要的。而完成这类软件的核心就是一个处理效果良好的图像抠取算法的实现。 GrabCut 算法是目前在图像分割领域取得良好效果的数字图像抠取算法。综述了 GrabCut 算法的实现过程，并且介绍了根据算法抠取出来的感兴趣目标与背景所实现 目标/背景保存，目标图像简单变换，目标背景替换等一系列辅助功能的完成方法。最 后在总结章节中，阐述了实现过程的一些特色与存在的问题，并
3、且提出对未来的研究 方向的展望和个人自己的理解。 主题词主题词 图像分割；Grabcut 算法；背景替换; Studying and implementing image cutouting algorithm based on image segmentation Computer Science Student： Yang Ming-chuan Adviser: Lv Ze-jun AbstractAbstract With the digital equipment widely used in daily life, and a variety of pictures in the m
4、ore extensive application in various fields, centered on the problems of image processing become more and more complex. For the most users who did not learn the professional image processing software and want to cutout the interest target from the picture, or then replace the background are a very d
5、ifficult thing. Therefore, a simple, intelligent software of cutoutting the target from the image is very necessary. The core of thecompletion of such software is a nice implementing of a good image-matting algorithm. GrabCut digital matting algorithm had achieved good results in the current field o
6、f image segmentation. In this paper ,it reviews the implementing if GrabCut algorithm ,and introduces some of the functions implementing like goals/background saving,simply change on the target image, target background replacement,etc. After the introduction of function implementing, there are a dem
7、onstrating of the results in the corresponding function.In the last chapter, experimental results and problems are concluded, and propose directions for future research prospects and personal understanding. KeyKey WordsWords Image segmentation ; GrabCut ; Background replace 四川大学本科毕业论文 基于图像分割的简单图像抠取算
8、法的研究与实现 目目 录录 1 1 绪论绪论1 1 1.1 课题研究的背景和意义 1 1.2 图像抠取软件及成果的现状1 1.2.1 综合化的图像处理软件 2 1.2.2 单一化的图像处理软件 3 1.3 本文所做的主要工作3 2 2 图像分割简述图像分割简述4 4 2.1 图像分割概述 4 2.1 图像分割的基本方法 4 3.1.1 经典的图像分割方法 4 3.1.2 新颖的图像分割方法 7 3 3 算法实现的工具及技术简介算法实现的工具及技术简介9 9 3.1 MFC 概述49 3.1.1 MFC 编程框架.9 3.1.2 MDI 应用程序构成11 3.2 GDI+介绍 13 3.2.1
9、GDI 简介513 3.2.2 GDI+介绍 .13 3.3 OPENGL 简介 .15 3.3.1 OpenGL 工作流程.15 3.3.2 OpenGL 图形操作步骤.15 4 4 GRABCUTGRABCUT 图像抠取算法简介图像抠取算法简介 1717 4.1 GRAPHCUTST算法简介 .17 4.2 GRABCUT算法简介17 4.3 GRABCUT算法准备18 4.3.2 高斯混合模型介绍 .18 4.3.2 GrabCut 算法中的数据结构19 4.4 算法过程描述.20 4.4.1 算法初始化过程 .20 4.4.2 自学习的高斯组件 .20 4.4.3 最小分割 .20 4
10、.4.4 算法流程介绍 .21 5 5 GRABCUTGRABCUT 算法及辅助功能的实现算法及辅助功能的实现 2323 5.1 GRABCUT 算法的实现 23 5.1.1 数据结构介绍及初始化 .23 5.1.2 高斯混合模型的建立的实现 .27 5.1.3 高斯混合模型的学习过程的实现 .29 5.2 GRABCUT 算法实现后的效果演示 29 5.3 目标对象处理.30 5.3.1 可分离目标对象的标记 .30 5.3.2 目标图像大小的调整 .32 5.3.3 目标图像/合成图像的保存 33 6 6 总结与展望总结与展望3838 6.1 总结.38 6.2 展望.38 参考文献参考文
11、献3939 声声 明明4040 致致 谢谢4141 附录附录 1 1 关键代码关键代码 4242 附录附录 2 2 翻译（原文和译文）翻译（原文和译文）4747 四川大学本科毕业论文 基于图像分割的简单图像抠取算法的研究与实现 0 1 绪论绪论 本章节对课题研究的背景和意义,以及目前可用于实现图像抠取的软件的现状进行了 介绍。并在最后就本文所做的主要安排进行了简述。 1.1 课题研究的课题研究的背景和意义背景和意义 随着电子数码设备的普及，以及电子计算机，互联网的广泛使用，人们对各种图像的 使用的频度的增加，广大用户对一些图像进行一些简单处理的需求也越来越多。然而现 在存在的一些专业图像处理软
12、件并没能够很好的解决大部分用户的一些极为简单的需求。 如如何从图像中抠取出自己想要的对象如一个人，一辆车，再如如何简单快速的替换一 些图片的背景这种极为简单的图像处理需求对一些不会使用专业图像处理软件的用户来 说却非常困难的一件事。大家都渴望出现一个简单却智能的图像处理软件，它不需要用 户掌握及其高难度的操作，以及记忆大量操作命令，而仅仅是提供一个单一功能却易操 作的可进行目标抠取，背景替换的图像处理软件。 并且对于会使用专业图像处理软件的用户来说，一个简单的目标抠取，背景替换的图 像处理软件能够为他们在制作一些复杂项目时提供大量的素材来源，不用为了得到一张 图像中的一个目标，而花费大量时间去
13、利用专业软件从中抠取图像对象。他只需要一些 简单操作就可快速得到他想要的效果。 除此之外,随着计算机视觉理论和算法研究的发展，以及计算机硬件性能的不断提高， 越来越多的智能处理系统的广泛使用，以及复杂情况下处理要求的攀升，对于做为很多 图像处理技术基础的图像分割目标提取技术就显得更为需要简单化，智能化。简单是指 的交互简单，而智能则是指系统能更加智能的理解用户的需求。这样就可以在更少的交 互下得到更为满意的处理效果。这样一个好的图像分割算法的实现成果，就会变得极为 有意义。 而满足以上用户需求的软件实现的核心问题就是如何实现一个在图像分割领域内有着 良好表现的图像抠取算法。在算法实现的基础上想
14、要制作出一个具有市场价值的软件就 变得极为容易进行了。并且这个实现可以不仅仅可以被做为主体设计出一个软件，也可 以成为一些大型系统的嵌入模块。 GrabCut 算法只要求极少的用户交互，因此在今后的研究发展中结合一些其他的智能 算法是完全可能实现完全智能化的，它可以自动找出图片中的有意义对象，并且实现多 个对象的组合，以便能够更好满足用户的需求。为用户提供更为简单直接的服务。 综上所述，对于 GrabCut 图像抠取算法的研究与实现是极为价值的。 1.2 图像抠取软件及成果的现状图像抠取软件及成果的现状 在当前图像处理领域， 图像处理软件非常多，大部分都能实现从图像中抠取出部分 四川大学本科毕
15、业论文 基于图像分割的简单图像抠取算法的研究与实现 1 图像的需求 ，并且它们还基本满足了用户极大部分其他的图像处理需求。这些图像处理 软件中,要么一些软件过于大型专业， 虽然提供了异常强大的功能 ,却让初学者望而 却步，让专业人士效率不高；要么 只是提供一项或几项简单的服务,只是为了大量普通 用户才设计出炉的过于傻瓜，而功能太过简单，创意难以得到有效发挥，产品品质和 处理速度也良莠不齐。 大致可将这些软件分为两类，一是综合化的图像处理软件，二是 单一化的图像处理软件。 1.2.1 综合化的图像处理软件 这类软件的数量非常多，它们虽然重心各有不同，但是从它们所提供的功能中是可以 完成图像抠取的
16、操作的，不过由于这些软件都是极为专业化，且功能众多且强大，对单 纯为了完成图像目标抠取的用户来说，就有一点大材小用的感觉了。这儿列举几个功能 强大，较为流行的软件。 (1)PhotoShop Photoshop 是由 Adobe 公司推出的跨越 PC 和 MAC 两个平台的的大型图像处理软件. 它功能强大,操作界面友好, 主要应用于图像处理、广告设计的一个电脑软件。ADOBE PHOTOSHOP 最初的程序是由 Mchigan 大学的研究生 Thomas 创建，后经 Knoll 兄弟以及 ADOBE 公司程序员的努力 ADOBE PHOTOSHOPf 进行了很多功能上的改进，成为优秀 的平面设计编辑软件。经过 3.0,4.0,5.0,5.5 的不断升级
