基于感知一致性的过程纹理生成研究
本文选题:过程纹理 切入点:纹理生成 出处:《中国海洋大学》2015年博士论文
【摘要】:基于过程纹理模型产生和表示纹理是一个重要的研究课题,已经广泛的应用于计算机游戏,动画,艺术设计等领域。通过变化数学模型的输入参数可以有效的产生不同外观的纹理表面,然而,如何选择合适的过程纹理模型及其参数产生符合感知一致性的纹理一直是一个具有挑战性的问题。本文将视觉感知与机器学习相结合,从纹理感知研究入手,提出符合感知一致性的过程纹理生成框架,根据输入纹理,自动确定过程纹理模型及对应参数,以产生与输入纹理外观相似但是具有不同感知量的新纹理。论文主要的工作包括:一、构建了过程纹理数据库,数据库中包含23种过程纹理模型产生的450幅纹理高度图,以及在相同光照条件和视角下进行渲染得到的具有真实感的三维纹理图像。通过心理物理学实验获取了库中样本的感知数据,包括人对纹理样本的相似性判断及12种视觉感知特征的量化值。二、确定了过程纹理生成模型的感知特征及过程纹理的主要感知维度。通过构建纹理感知空间,确定了过程纹理的三个主要维度,每个维度是不同的特征组合。实验表明对于不同的感知维度,组合特征的权重根据纹理上下文环境发生变化,然而,感知维度却是不变的。另外,实验验证了构建的纹理感知空间的感知一致性,在纹理感知空间中的相似性度量是与人的感知相符的。三、提出了基于主成分分析(PCA)的深层卷积网络结构(PCN)的特征提取方法。PCN中包括级联的特征提取阶段和非线性输出阶段。卷积层中通过PCA学习滤波器组,低层卷积层输出的特征图根据不同的规则进行组合,下一层的滤波器基于组合的特征图学习得到。同时,利用间隔的图像块采样和特征池化单元加快了特征学习的速度。实验证明,该算法可以有效的提取出图像鲁棒特征表示,在不同的图像分类任务中都能达到与现有水平相当或者更优的性能。使用PCN算法提取纹理特征,可以准确地估计出纹理的感知特征量化值及对应的产生模型。四、提出了符合感知一致性的过程纹理生成算法框架,实现了基于纹理样例感知特征量化值的过程纹理生成。算法通过提取输入纹理的计算特征,估计其感知特征量化值和能够产生类似纹理的过程纹理模型。当用户在估计出的感知特征量化值基础上做相应变化时,通过在纹理感知空间中的感知相似性度量,确定参数最终产生符合用户提出的感知特征的新纹理。实验验证了算法可以适用于多种类型的纹理,能够有效的根据感知特征找到模型及对应的参数产生纹理。
[Abstract]:The process of texture model generation and texture is an important research topic based on, has been widely used in computer games, animation, art design field. The texture surface, through the input parameters of mathematical model can effectively produce different appearance however, such as how to choose the appropriate parameters of the process model and texture which conform with the perceptual consistency the texture is always a challenging problem. The visual perception combined with machine learning, starting from the study of texture perception, perception of the consistency of the process of texture generation frame, according to the input texture, texture model and the corresponding automatic process parameters, a new texture similar to produce with the input texture appearance but with different amount of perception. The main work includes: firstly, construct the process texture database contains 23 texture database process model The 450 texture height map, and realistic 3D texture image rendering in the same light conditions and perspective. Through psychophysical experiments to get the sensor data base samples, including quantification of the similarity of texture samples and 12 kinds of visual perception feature value. Two, the the main dimensions of texture perception characteristics and the process of texture model. By constructing texture perception space, identified three main dimensions of texture, each dimension is different combinations of features. The experimental results show that the different dimensions of the perceived weight, the combination of characteristics of the texture according to the context changes, however, the perception dimension is unchanged. In addition, experiments verify the consistency of the perception of texture perception space, similarity in texture perception in space is metric and the perception of the people are provided. Three. The principal component analysis (PCA) based on the deep convolutional network structure (PCN) feature extraction method in.PCN includes cascaded nonlinear feature extraction stage and output stage. Through the study of the PCA layer convolution filter, low layer convolution layer output feature map are combined according to different rules, the next layer of filter characteristics map based on the combination of learning. At the same time, the use of image block interval sampling and the characteristic of unit pool speed of feature learning speed. The experimental results show that this algorithm can effectively extract the robust image feature representation, in different image classification tasks to achieve the equivalent current level or better performance. The extraction the texture features using PCN algorithm can accurately estimate the quantitative texture perception feature value and corresponding model. Four, put forward with the process of texture generation algorithm of perceptual consistency of frame, solid The sample texture perception features quantized texture is generated based on the process by calculating the input texture feature extraction, texture feature estimation process model of the perception and quantitative values can produce similar texture. When the perceived characteristics of users in the quantitative estimate the value of the basis of the corresponding change, the texture perception in space the perception of similarity measure, determine the parameters eventually produce new texture with perceptual features presented by the user. Experiments show that the algorithm can be applied to many types of texture, can effectively according to the perceptual feature model and find the corresponding generated texture parameters.
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP391.41
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 丁伟杰;周国民;金弟;;基于小波分解的纹理分割的农机化应用研究[J];农机化研究;2008年11期
2 才德;洪文;吴一戎;;基于概率纹理模型的纹理分割方法分析[J];计算机应用与软件;2008年12期
3 谢兴;谢玉波;秦前清;;有限混合纹理模式及其纹理分割框架[J];计算机工程与应用;2009年30期
4 孙枫;贺锦鹏;刘利强;;基于滤波器阵列和小波域图割的纹理分割[J];华中科技大学学报(自然科学版);2011年05期
5 李欣亮,廖孟扬,,覃家美;利用自适应算法的快速估计参数进行图像纹理分割[J];电子学报;1995年01期
6 王永铭,刘宏,王积分;分形模型用于菌落图象的纹理分割[J];天津大学学报;1997年06期
7 谈正,刘辉,周军;旋转及伸缩不变纹理分割算法[J];西安交通大学学报;1997年01期
8 任仙怡,张桂林,陈朝阳;基于纹理谱的纹理分割方法[J];中国图象图形学报;1998年12期
9 朱立;基于图象纹理频谱的海上小目标自动检测[J];电子技术应用;1999年10期
10 舒远,胡钊政,谈正;基于多信息融合的纹理分割新方法[J];计算机工程;2005年11期
相关会议论文 前7条
1 郝芳;刘长江;;纹理分离加工中的注意机制[A];Proceedings of Conference on Psychology and Social Harmony(CPSH2011)[C];2011年
2 刘泓;莫玉龙;;基于多分辨模型的有监督纹理图象的鲁棒分割[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
3 赵锋;赵荣椿;;基于多特征图象、模糊聚类的分层分块的纹理分割方法[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
4 章小平;范九伦;裴继红;;基于空间信息与模糊聚类的纹理分割方法[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十一届年会论文选集[C];2002年
5 毕笃彦;毛柏鑫;马林华;;基于灰度秩数的非监控纹理图象分割[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
6 王晓丹;赵荣椿;;一种基于视觉感知特性及改进的模糊Kohonen聚类网络的图象纹理分割方法[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
7 赵锋;赵荣椿;;纹理分割及特征提取方法综述[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1998年
相关重要报纸文章 前1条
1 北京 childe;虚拟纹理 纹理压缩与隐面消除[N];中国电脑教育报;2001年
相关博士学位论文 前8条
1 刘君;基于感知一致性的过程纹理生成研究[D];中国海洋大学;2015年
2 刘泓;纹理图象的分析与识别研究[D];上海大学;1999年
3 徐琪;一种新的纹理描述方法及其应用[D];复旦大学;2011年
4 孟宇;多维纹理合成及视频时域分割技术的研究[D];吉林大学;2007年
5 毕晓君;基于智能信息技术的纹理图象识别与生成研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 王晓丹;基于模糊聚类及神经网络的纹理分割方法研究[D];西北工业大学;2000年
7 韩建伟;基于样本的三维表面纹理快速合成技术[D];浙江大学;2009年
8 幸锐;基于纹理的图像聚类研究[D];浙江大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 杨超;Sharpness在纹理检索中的应用[D];兰州大学;2015年
2 王磊;动漫纹理的交互式合算法的研究与实现[D];深圳大学;2015年
3 矫林涛;基于蓝噪声理论的多特征遥感图像森林植被纹理分割[D];辽宁师范大学;2015年
4 王坚;纹理合成及其在场景类推编辑中应用研究[D];福州大学;2013年
5 文慧;基于纹理合成的类推式画作设计的研究[D];福州大学;2014年
6 陈海旭;图像纹理分割与纹理替换研究[D];吉林大学;2006年
7 周晖;纹理分割方法及其应用研究[D];国防科学技术大学;2005年
8 朱旭阳;视频纹理研究与实现[D];国防科学技术大学;2002年
9 柏建新;织物模拟中纹理问题的研究[D];浙江大学;2003年
10 安志娟;纹理模拟及分析[D];西安电子科技大学;2001年
本文编号:1729042
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/1729042.html