２０１７年５月第３８卷 第５期
计算机工程与设计
COM PU T ER ENGINEERING AND DESIGN
M ay ２０１７Vol 畅３８ No 畅５
基于深度图像绘制技术的Criminisi 算法的改进
李 英１，杨秋翔１，雷海卫２，杜 博２
（１．中北大学软件学院，山西太原０３００５１；２．中北大学计算机与控制工程学院，山西太原０３００５１）
摘 要：针对基于深度图像绘制技术（depth ‐image based rendering ，DIBR ）中产生的空洞问题，为提高虚拟视点质量，提出一种基于深度图像绘制技术的Criminisi 改进算法。对优先级进行改进，加入指数形式的置信度项和新的数据项，加强对细节部分的填补；在搜索最佳匹配块时，采用新的颜色匹配因子，添加梯度因子，结合深度因子，对映射后的纹理图和相对应的深度图进行搜索匹配。实验结果表明，相较传统空洞填补算法，改进算法在主观图像质量与客观峰值信噪比（p eak signal to noise ratio ，PSNR ）方面有所提高。
关键词：基于深度图像的绘制；三维图像映射；图像修复；基于样本块的纹理合成算法；优先级中图法分类号：T P ３９１．４１ 文献标识号：A 文章编号：１０００‐７０２４（２０１７）０５‐１２８７‐０５doi ：１０畅１６２０８／j 畅issn １０００‐７０２４畅２０１７畅０５畅０３１收稿日期：２０１６‐０３‐１５；修订日期：２０１６‐０５‐１３
基金项目：总装预研基金项目（９１４０A １７０２０１１３BQ ０４２２６）
作者简介：李英（１９９０），女，山西太原人，硕士研究生，研究方向为视频编码；杨秋翔（１９６９），男，山西临猗人，教授，CCF 会员，研究方向为机器视觉、图像处理；雷海卫（１９８０），男，河北定州人，博士研究生，研究方向为深度图编码；杜博（１９９０），男，河南商
丘人，硕士研究生，研究方向为视频编码。E ‐mail ：j iew ahaha ＠１２６．com
Improved Criminisi algorithm based on DIBR
LI Ying １
，YANG Qiu ‐xiang １
，LEI Hai ‐wei ２
，DU Bo
２
（１．School of Software Engineering ，North University of China ，Taiyuan ０３００５１，China ；２．School of Computer and Control Engineering ，North University of China ，Taiyuan ０３００５１，China ）
Abstract ：Aiming at the problem of holes generated in the depth ‐image based rendering technology ，to improve the quality of vir ‐tual viewpoint ，an improved Criminisi algorithm based on DIBR was proposed ．The priority was improved ，and an exponential
confidence term and data term were added to enhance the details filling ．When searching for a matching block area ，a new color matching factor was adopted ，a gradient factor was added ，the texture image and depth image were matched combining with depth factor after warping ．Experimental results indicate that the improved method significantly enhances the quality of picture and PSNR compared with traditional hole filling algorithm ．
Key words ：depth ‐image based rendering ；３D warping ；image inpainting ；Criminisi algorithm ；p riority levels
0 引 言
近年来，DIBR 技术在各领域中发挥着重要作用［１‐４］。DIBR 技术通过一个纹理图和其相对应的深度图能绘制出任
意视点的虚拟图像［５，６］。相比较原始的两个虚拟图像绘制技术，即基于模型的虚拟视点绘制技术（model ‐based rende ‐ring ，MBR ）和基于图像的虚拟视点绘制技术（image ‐based rendering ，IBR ）［７，８］，DIBR 技术大大减少视图的数量，节省存储空间和传输带宽。
然而，DIBR 技术存在一个关键问题：空洞问题。国内外很多学者对该技术进行研究并提出相应的解决方法：基
于分层的图像处理法（layered depth image ，LDI ）［９］、插值法、图像融合法等［１０‐１４］。
针对以上问题，为得到更高质量的视图，提出一种基于深度图像绘制技术的Criminisi 改进算法。该算法首先对纹理图和其对应的深度图进行３D warping ，生成带有空洞的虚拟视图，其次添加新的置信度项和数据项，接着计算虚拟视图中空洞边界上以每个像素点为中心的块的优先级，然后全局搜索匹配块，通过引入新的颜色匹配因子，添加梯度因子，结合深度因子［３］，找出最优匹配块，最后更新置信度，填补空洞。实验验证分析结果表明，改进算法有效填补了空洞，图像质量得到提高。
万方数据