一种基于图像局部精确变形的人物五官变形方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于图像局部精确变形的人物五官变形方法。该方法预置了多种五官类型及五官变形模板，可自动生成变形控制点，并计算各控制点目标位置，实现多种常见的变形效果。在人脸图像变形过程中，该方法对已有的基于MLS的仿射变换变形函数做出改进，提出了一种图像精确变形的局部化处理技术；在控制点控制变形的基础上，通过设定控制区域，对MLS变形映射结果进行衰减计算，可在保证局部平滑变形的前提下，抑制图像边界处的混叠。该方法可实现人物五官精确变形，变形结果平滑，真实感强，且操作过程智能化，降低了用户操作复杂度；可广泛应用于广告、动画等领域。
【专利说明】一种基于图像局部精确变形的人物五官变形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机图形图像处理【技术领域】，是一种基于点的局部精确变形方法。【背景技术】
[0002]人物五官变形是图像变形领域非常重要的应用，在广告、电影、动画等领域均有广泛应用。人物五官变形过程中，操作者通过添加点、线等控制句柄，并修改句柄位置和方向，使得人物五官以直观的方式变形。
[0003]人物五官变形方法主要是基于图像变形，以往图像变形上的工作主要集中在研究不同的控制方法，目前主要方法有:基于网格、基于域和基于点的图像变形技术三种。
[0004]Sederberg 和 Parry (文献参考:” Sederberg T ff, Parry S R.Free-formdeformation of solid geometric models[C]//ACM Siggraph Computer Graphics.ACM, 1986，20(4):151-160.”)提出了基于网格的三维技术，后应用于二维图像自由形式变形(Free Form DeformhFFD通过操纵包含物体的一个空间平行点阵来完成变形，被操纵的空间点阵决定了物体的变形函数，该函数指定了物体每个点的新位置，运行速度快。但FFD无法满足精确变形的要求。
[0005]Beier 和 Neely 等(文献参考，，Beier T, Neely S.Feature-based imagemetamorphosis [C]//ACM SIGGRAPH Computer Graphics.ACM, 1992, 26(2):35-42.”)在网格变形技术的基础上，提出了基于域的图像变形技术，根据原始和目标图像中的特征线段定义特征坐标映射，并利用其余点到特征线段的距离确定对准关系。该方法基于Shepard的插值，建立平滑变形。但它的运算复杂度高，随着特征线段增多，运算时间急剧上升。
[0006]Schaefer 等(文献参考，，Schaefer S，McPhail T, Warren J.1mage deformationusing moving least squares[C]//ACM Transactions on Graphics(TOG).ACM, 2006, 25(3):533-540.，，)提出了一种基于移动最小二乘法的图像变形方法，该方法通过建立特征点、特征线段的图像变换映射函数，经优化求解，以实现图像的仿射变换、相似变换和刚性变换。但是该方法并不是严格的局部变形，原始图像的轮廓会随着控制句柄的修改而出现一定程度变形，甚至会超出图像边界而消失。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是实现人物五官智能变形，降低人物面部表情定制操作的复杂度，并有效抑制图像精确变形中的边界混叠。为了保证变形结果精确、变形方法简捷，本发明提出了一种基于图像局部精确变形的人物五官变形方法，并预置多种五官类型及变形模板，对应多种常用的变形效果。
[0008]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0009]本发明采用一种基于图像局部精确变形的人物五官变形方法，主要步骤如下:
[0010]S1、导入原始图像文件；
[0011]S2、控制点自动生成及定位步骤:[0012]S2.1将所述图像文件的目标变形区域设定为控制区域，绘制所述控制区域的边界；
[0013]S2.2选择适当的五官类型，根据所述图像文件的图像信息及所述控制区域的边界信息，自动生成控制点；
[0014]S2.3根据所述五官类型及目标变形效果，选择适当的变形模板，根据所述图像信息及所述各控制点的原始数据，自动计算该模板情况下各控制点的目标位置；
[0015]S3、生成变形结果步骤:
[0016]S3.1创建与所述原始图像等大小的空白目标图像；
[0017]S3.2将所述目标图像切割为长宽为wXh的多个小矩形；
[0018]S3.3计算出每个所述小矩形的四个顶点在原始图像上的对应位置；
[0019]S3.4根据各所述小矩形的的哥顶点在所述目标图像与所述原始图像上的位置对应关系，利用双线性插值填充目标图像上各矩形，即可得到目标变形图像。
[0020]所述S2.2之后，还包括以下步骤:
[0021 ] 对所述各控制点的原始位置进行手动微调。
[0022]在所述S2.4之后，还包括以下步骤:
[0023]手动微调各控制点目标位置。
[0024]所述S2中，所述五官类型包括:
[0025]
【权利要求】
1.一种基于图像局部精确变形的人物五官变形方法，其特征在于:其步骤包括: 51、导入原始图像文件； 52、控制点自动生成及定位步骤: S2.1将所述图像文件的目标变形区域设定为控制区域，绘制所述控制区域的边界； S2.2选择适当的五官类型，根据所述图像文件的图像信息及所述控制区域的边界信息，自动生成控制点； 52.3根据所述五官类型及目标变形效果，选择适当的变形模板，根据所述图像信息及所述各控制点的原始数据，自动计算该模板情况下各控制点的目标位置； 53、生成变形结果步骤: S3.1创建与所述原始图像等大小的空白目标图像； S3.2将所述目标图像切割为长宽为wXh的多个小矩形； S3.3计算出每个所述小矩形的四个顶点在原始图像上的对应位置； S3.4根据各所述小矩形的的哥顶点在所述目标图像与所述原始图像上的位置对应关系，利用双线性插值填充目标图像上各矩形，即可得到目标变形图像。
2.根据权利要求1所述的基于图像局部精确变形的人物五官变形方法，其特征在于: 所述S2.2之后，还包括以下步骤: 对所述各控制点的原始位置进行手动微调。
3.根据权利要求1所述的基于图像局部精确变形的人物五官变形方法，其特征在于: 在所述S2.4之后，还包括以下步骤: 手动微调各控制点目标位置。
4.根据权力要求I所述的基于图像局部精确变形的人物五官变形方法，其特征在于，所述S2中，所述五官类型包括:
5.根据权力要求I所述的基于图像局部精确变形的人物五官变形方法，其特征在于，所述S3中，利用基于控制点和控制区域的MLS仿射变换变形算法，对于所述原始图像上任一像素点V，其局部精确变形函数为:
f (V) = (f (V) -V) max (g (v), G (ν)) +ν 其中，
【文档编号】G06T3/00GK103824253SQ201410056589
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】杜晓荣, 平淑文, 武汇岳, 张永 申请人:中山大学