一种肖像剪纸特效的生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字艺术技术，特别涉及一种肖像剪纸特效的生成方法。
【背景技术】
[0002]剪纸是一种镂空的艺术，国内外对剪纸的研究主要在于剪纸图案的生成、折叠剪纸的模拟和肖像剪纸的生成。
[0003]在剪纸生成方面，Jiexu等提出基于计算机的剪纸生成方法，对于一张输入灰度图像，输出具有几何连通性的剪纸图像，在二值图像生成上，该方法采用动态阈值算法，允许用户进行交互式分层，在每一层上分别设置动态阈值参数;乔凤用主动形状模型对剪纸人脸特征进行标定、提取，再用变形的方法来生成剪纸风格的人脸肖像;提出了一种基于与或图的数字肖像剪纸生成方法，先通过自底向上过程提取肖像中表达人物特征的信息，再通过自顶向下过程进行艺术性约束，并针对头发和衣服做剪纸后处理。
[0004]然而，现有方法存在以下问题:
[0005]1、肖像剪纸特效的生成需要依赖于肖像剪纸五官模板，开发成本高。对五官特别是眼睛进行变形后影响了肖像剪纸的神似度。
[0006]2、基于五官模板匹配的肖像剪纸生成方法不能将肖像的配饰(如眼镜、帽子、围巾、手表等等)、发型处理成剪纸风格。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种肖像剪纸特效的生成方法。
[0008]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种肖像剪纸特效的生成方法，包括以下步骤:
[0009](a)用Grab-cut算法将肖像从背景中分割出来；
[0010](b)通过ASM算法对人脸特征点进行定位，得到各五官的特征点位置；
[0011](C)对图像进行亮度检测。如果图像存在曝光不足的问题，先提高图像的亮度；
[0012](d)对步骤(C)中得到的图像进行灰度化得到灰度图；
[0013](e)对步骤(d)得到的灰度图做反色处理；
[0014](f)对步骤(e)得到的负片做高斯模糊，平滑反相后的图像；
[0015](g)做颜色减淡处理；
[0016](h)扫描生成的灰白素描图像，给图像设定一个阈值，将像素值小于阈值的像素颜色值置为红色，大于阈值的标记为置为白色或透明；
[0017](i)将脸型特征点用贝塞尔曲线连接起来，叠加脸部轮廓线条；
[00? 8](j)将处理结果保存为.jpg和.png两种格式的图片；
[0019](k)对生成的图像做后期修改，增强肖像剪纸艺术特征。
[0020]上述步骤(C)中，检测亮度是否不足的方法为，通过计算灰度图的均值和方差来进行评估，亮度均值点设置为128。
[0021]上述步骤(d)中，计算像素点的灰度值是采用加权的方法。
[0022]上述步骤(f)中，高斯模糊的半径值默认设置为18。本方法实现调节半径值来灵活调整肖像轮廓的粗细。
[0023]上述步骤(g)中，做颜色减淡的方法为:是将原图的灰度图和步骤(f)得到的结果图像使用颜色减淡公式计算合成:
[0024]RC = BC+(MC*BC)/(255-MC)，
[0025]其中，RC代表结果色，BC代表基色，MC代表混合色；
[0026]上述步骤(h)中，将阈值设置为240。
[0027]上述步骤(i)中，叠加人脸轮廓线的方法为:将步骤(b)中得到的人脸特征点中13个脸型特征点，依次用红色的贝塞尔曲线连接，修复脸部轮廓线残缺、偏细的问题。
[0028]上述步骤(k)中，为了满足用户交互式修改的需求，实现后期修改肖像线描稿的功能，包括手动绘制红色线条以保证连通性，擦除孤立点。该步骤的实现还使得用户能在生成线描图的基础上自由创作，进一步增强肖像剪纸的艺术性。
[0029]本发明的工作原理:本发明提供的肖像剪纸特效的生成方法，首先用Grab-cut算法将肖像从背景中分割出来，然后通过ASM算法对人脸特征点进行定位得到各五官的特征点位置，接着对图像进行亮度检测并提高欠曝图像的亮度，接着对图像进行灰度化，接着对灰度图做反色处理，接着对负片做高斯模糊，接着做颜色减淡处理，接着对灰白素描图像进行阈值分割，置为红白二值图像，接着叠加脸部轮廓线条，接着将处理结果保存为.jpg和.png两种格式的文件，最后对图像做后期交互修改。
[0030]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0031]1、剪纸特效的生成不需要大量的五官剪纸模板素材，降低了开发的成本。
[0032]2、肖像剪纸特效算法的执行速度快，生成的肖像剪纸特效相对原肖像图片有较高的神似度。
[0033]3、此肖像剪纸特效方法可以处理带有眼镜、帽子、围巾等配饰的肖像图片，且可将各种发型处理成剪纸风格。
[0034]4、支持用户根据需要调节剪纸特效的效果，支持用户交互式自由修改创作，保证了肖像剪纸特效的艺术性。
[0035]5、相对于基于对人脸剪纸图像进行变形来生成肖像剪纸的方法，本发明生成的肖像剪纸特效与原图像神似度更高;相对于基于五官模板匹配的肖像剪纸生成方法，本发明生成的肖像剪纸特效对肖像的发型、配饰等均能实现风格化处理，且开发成本低。另外，本发明支持用户后期修复，在一定程度上保证了肖像剪纸的艺术性。
【附图说明】
[0036]图1为本发明肖像剪纸特效的生成方法的流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0038]实施例
[0039]如图1所示，肖像剪纸特效的生成方法的主要流程包括以下步骤:
[0040](a)肖像图像预处理；
[0041](b)生成肖像线描图；
[0042](c)后期修改。
[0043]步骤(a)包括以下步骤:
[0044](a-Ι)接收输入图像，框住肖像目标并指定一些像素属于肖像目标，再利用Grab-cut算法将肖像从背景中分割出来。
[0045](a-2)通过ASM算法对人脸特征点进行定位，得到步骤(a-Ι)输出图像中各五官的特征点位置，将特征点坐标存储在一个数组中。
[0046](a-3)对图像进行亮度检测。如果图像存在曝光不足的问题，先增强图像的亮度。如果图像不存在曝光不足的问题，则不需进行亮度调整。
[0047]步骤(b)包括以下步骤:
[0048](b-Ι)对图像做灰度化处理。本发明采用加权的方法计算像素点的灰度值，S卩f(i，j)=0.30R(i，j)+0.59G(i，j)+0.11B(i，j);
[0049](b-2)对步骤(b-1)得到的灰度图做反色处理。
[0050](b-3)对步骤(b-2)得到的负片做高斯模糊，平滑反相后的图像，默认半径值为18。本发明可根据平滑后的图像进行半径调整。如果第一次平滑后的图像轮廓太细，则增大采样半径;如果第一次平滑后的图像轮廓太粗，则减小采样半径。
[0051](b-4)做颜色减淡。将原图的灰度图和步骤(b-3)得到的结果图像使用颜色减淡公式计算合成:
[0052]RC = BC+(MC*BC)/(255_MC)，
[0053]其中，RC代表结果色，BC代表基色，MC代表混合色；
[0054](b-5)将13个脸型特征点依次用贝塞尔曲线连接起来，叠加脸部轮廓线条。
[0055](b-6)扫描生成的灰白素描图像，给图像设定一个阈值，将像素值小于阈值的像素颜色值置为红色，大于阈值的像素置为白色或透明。这里将阈值设置为240。到这里就生成了肖像剪纸特效。
[0056](b-7)将处理结果保存为.jpg和.png两种格式的图片。
[0057]步骤(C)实现了用户绘图和修改笔画的功能。剪纸独有的艺术特征，如眼角细纹、鼻翼的细纹都很难用计算机技术生成，需要人为地去添加。通过上述方法生成的肖像线描稿又很难保证线条的连通性。通过“橡皮擦”工具消除多余的红色部分，通过“画笔”工具绘制红色贝塞尔曲线。
[0058]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种肖像剪纸特效的生成方法，其特征在于，包括以下步骤: (a)用Grab-CUt算法将肖像从背景中分割出来； (b)通过ASM算法对人脸特征点进行定位，得到各五官的特征点位置； (c)对图像进行亮度检测;如果图像存在曝光不足的问题，先提高图像的亮度； (d)对步骤(C)中得到的图像进行灰度化得到灰度图； (e)对步骤(d)得到的灰度图做反色处理； (f)对步骤(e)得到的负片做高斯模糊，平滑反相后的图像； (g)做颜色减淡处理； (h)扫描生成的灰白素描图像，给图像设定一个阈值，将像素值小于阈值的像素颜色值置为红色，大于阈值的标记为置为白色或透明； (i)将脸型特征点用贝塞尔曲线连接起来，叠加脸部轮廓线条； (j)将处理结果保存为.jpg和.png两种格式的图片； (k)对生成的图像做后期修改，以保证肖像剪纸艺术的特征。2.根据权利要求1所述肖像剪纸特效的生成方法，其特征在于:步骤(c)是通过计算灰度图的均值和方差来评估图像是否曝光不足的，亮度均值点设置为128。3.根据权利要求1所述肖像剪纸特效的生成方法，其特征在于:步骤(d)是采用加权的方法计算像素点的灰度值。4.根据权利要求1所述肖像剪纸特效的生成方法，其特征在于:步骤(f)的半径值默认设置为18;本方法实现调节半径值来调整肖像轮廓的粗细。5.根据权利要求1所述肖像剪纸特效的生成方法，其特征在于:步骤(g)做颜色减淡是将原图的灰度图和上一步得到的结果图像使用以下的颜色减淡公式计算合成: RC = BC+(MC*BC)/(255-MC)， 其中，RC代表结果色，BC代表基色，MC代表混合色。6.根据权利要求1所述肖像剪纸特效的生成方法，其特征在于:步骤(h)将阈值设置为240。7.根据权利要求1所述肖像剪纸特效的生成方法，其特征在于:在步骤(k)中，所述对生成的图像做后期修改包括手动绘制红色线条和擦除孤立点。
【专利摘要】本发明公开了一种肖像剪纸特效的生成方法，包括以下步骤：(a)将肖像从背景中分割出来；(b)对人脸特征点进行定位；(c)对图像进行亮度检测；(d)对图像进行灰度化得到灰度图；(e)对灰度图做反色处理；(f)对负片做高斯模糊，平滑反相后的图像；(g)做颜色减淡处理；(h)扫描生成的灰白素描图像，给图像设定一个阈值，将像素值小于阈值的像素颜色值置为红色，大于阈值的标记为置为白色或透明；(i)将脸型特征点线连接起来，叠加脸部轮廓线条；(j)将处理结果保存为.jpg和.png两种格式的图片；(k)对生成的图像做后期修改。本发明具有开发成本低等优点。
【IPC分类】G06T3/00
【公开号】CN105574814
【申请号】CN201610013167
【发明人】王泽强, 丁东辉, 彭绍武, 陈键
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月6日