论文摘要：图像场景内容及其几何属性的语义解析研究与开发

图像场景理解与生成是虚拟现实、增强现实、计算机视觉、计算摄像学等研究领域及其交叉方向的前沿热点。针对图像场景内容及其属性语义解析的准确率与实用性等关键问题，本论文依托有关科研项目，深入调研和分析了相关国内外的研究现状及其发展趋势，重点开展了图像场景语义分割及属性解析、图像对象语义分割及其几何属性解析、立体视频转化生成等方面的研究与开发，为图像场景理解与生成提供了技术支撑及软件工具。主要研发工作如下：

1）设计并实现了一种几何单元辅助的图像场景语义分割及属性解析方法。该方法根据室外场景对象的颜色特性与几何特性、以及对象之间空间位置关系，确定了八个典型的几何单元及其方向；根据图像超像素块的颜色、纹理、密度和遮挡边界等特征，将图像场景粗略分割为若干具有相同语义的场景区域；根据场景区域超像素块的特征及其应遵循的物理约束，推导出每一个场景区域所属的几何单元，并且根据几何单元的方向与空间位置关系，确定场景区域的方向和空间位置关系属性。

2）提出并实现了可变形模板引导的图像对象语义分割及其几何属性解析方法。该方法设计了具有方向属性的包围面，多个包围面可以组成一个几何构型；分析室内场景对象可能对应的几何构型，抽取同类对象几何构型的共性特征，设计了室内场景同类对象的可变形模板；以标注了对象所在矩形区域的室内场景图像为样本，训练出同类对象所在矩形区域的检测器；以标注了对象几何构型的室内场景图像为样本，学习出同类对象的可变形模板；在检测器和可变形模板的联合指导下，粗略分割出具有相同语义的同类对象，并初始化同类对象的几何属性；通过图像直线分割方法，优化同类对象的语义分割及其几何属性解析结果。

3）设计并实现了一种基于关键帧深度图像的立体视频转换生成方法。根据关键帧的场景分割与深度图像等信息，利用块匹配运动传播方法，实现了帧间深度图像传播，并且利用三边滤波器保持图像边缘特征，从而可以根据关键帧的深度图像，生成非关键帧的深度图像；最后通过基于深度图像的绘制方法，根据每一帧的深度图像，生成双目立体视频序列。

基于上述研发工作，研制了图像场景语义分割及属性解析、图像对象语义分割及其几何属性解析、立体视频转换生成三个软件工具。实验结果表明：本论文方法提高了室内场景对象语义分割及其几何属性解析的准确率，研制的软件工具在室外场景语义分割、室内对象语义分割和立体视频转化生成方面具有一定的实用性。

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