摘要
在儿童美术教育中，对图像的识读能力的培养以及创造力与思维能力的培养与表达是近现代教育最被看重的素质培养。图像变形技术作为图像编辑技术的一种，其能使儿童发挥想象力创造性地对图像中的物体进行变形操作，从而有效重现儿童认识图像的思维过程，利于开发儿童的创造力，激发其潜在的思维能力。传统的图像变形技术通过设置点或线等为控制句柄来使图像发生直观的变形，操作复杂，不适用于儿童操作。因此，本文提出一种基于网格的图像变形技术，该技术通过移动网格上的点使网格发生形变从而使图像发生形变，且变形效率高、操作简单、能有效地适用于儿童，有一定的实用价值。 本文的工作主要包括以下几个方面： 1、基于高斯函数的图像变形方法研究：本文首先将图像所在区域栅格化，然后将图像按照栅格结构分割成图像块，使每个图像块能贴至对应的单元格。图像变形中，先设置变形区域，再通过操纵各个单元格顶点使图像发生形变，为了使变形范围内的变形点移动所产生的变形向量大小遵循“钟形”结构分布规律，本文引入高斯函数来确定各变形点的移动距离。 2、基于变形函数的图像变形方法研究：针对基于高斯函数的图像变形方法中存在的问题进行改进。借鉴向后映射的原理，利用变形后像素点所在位置求得其变形前所在位置从而解决变形点溢出变形区域问题；通过利用变形区域半径、变形点坐标、控制点坐标与目标点坐标构建变形函数，使得函数中不存在任何不确定因素，无需手动设置参数，且使得图像变形更为平滑；除此之外，对溢出图像边界的变形点进行规则约束，同时解决了单元格翻转问题。 3、图像插值技术研究：通过上述变形操作之后，本文提出一种图像插值技术解决图像放大之后的模糊问题。首先再次栅格化变形后的图像，然后针对每个所求像素点，求出所有包含其位置的2?2子网格；再将颜色值分为R、G、B三个通道分别进行以下操作：针对每个子网格，用该网格内的9个采样点的像素值利用最小二乘法多项式拟合构建一个曲面，再将所求点位置坐标代入计算其拟函数值，重复上述步骤，计算出其它子网格拟合曲面中所求点的拟函数值；最后对所有的拟函数值进行平均，得到该像素点所在的各颜色通道的值，将三个颜色通道值合并得到最终值。 4、图像变形编辑系统：本文针对儿童设计一款图像变形编辑系统，该系统仅通过鼠标点击和移动即可完成图像的局部变形编辑，同时也可设置变形点为可见从而辅助儿童进行变形操作。除此之外，该系统还包括撤销、恢复、清空、放大、缩小、导入图片和保存图片等功能，为了满足儿童编辑图片需求，系统提供一些图片，也支持外部文件导入。 本文对上述工作进行了实验，实验结果表明，该图像变形技术操作简单，运算速度较快，实现了良好的变形效果。
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