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泊松融合算法

泊松融合算法(Poisson Blending)是一種圖像處理技術,旨在將一幅圖像自然地融合到另一幅圖像中。該算法基於兩個關鍵假設:

源圖像和目標圖像之間存在一個共同的區域用於融合。

在融合區域內,對應像素位置具有相同或相似的顏色值。

算法的核心是找到一個映射函式,該函式在融合區域內儘可能滿足上述假設。泊松融合算法的原理可以總結如下:

原理概述:算法通過解決一個泊松方程來實現圖像融合。泊松方程定義為 `div(grad(u))=f`,其中 `u` 代表圖像中每個像素的灰度值,而 `f` 代表每個像素的梯度值。通過計算源圖像和目標圖像之間的梯度差異來得到 `f` 值,然後找到一個映射函式,使得該函式在融合區域內滿足泊松方程。最後,將映射函式套用於源圖像中的像素,並將結果與目標圖像融合,生成最終的合成圖像。

特點:泊松融合算法無需進行精確的摳圖操作,就能得到非常自然的結果。這使得它在圖像處理領域中成為一個非常受歡迎的選擇。

步驟:

計算兩幅圖像之間的梯度場。

對梯度場進行Mask操作,提取待融合區域的梯度場。

將待融合區域的梯度場與另一幅圖像的梯度場融合,得到合成圖像的梯度場。

對合成圖像的梯度場求偏導,計算散度。

通過散度構建係數矩陣並求解約束方程,以得到最終的合成圖像。

泊松融合算法也被稱為Seamless clone,它通過最佳化一個方程來實現兩幅圖像之間的「無縫」融合。這個過程中,算法儘量在和base邊界處保持相關的亮度,同時保留剪下過來圖像的梯度,使得兩張圖像看起來像是無縫拼接在一起。