一种复杂背景下的自动人脸图像光照编辑方法
【专利摘要】本发明提供了一种复杂背景下的自动人脸图像光照编辑方法，其特征在于包含以下步骤：（1）预处理：对目标人脸和参考人脸分别进行预处理，其中目标人脸具有均匀的光照，而参考人脸具有特定的光照；（2）光照信息提取：分别提取目标人脸和参考人脸中的光照信息；（3）光照模板生成：利用步骤（2）提取的目标人脸与参考人脸的光照信息，生成光照模板；（4）光照合成：把光照模板与目标人脸相乘，获得光照渲染输出。
【专利说明】一种复杂背景下的自动人脸图像光照编辑方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于人脸图像识别及处理领域，特别是涉及一种复杂背景下的自动人脸图 像光照编辑方法。
【背景技术】
[0002] 在摄影过程中，若想得到一张好的人物相片，提供好的光源和使用好光源是非常 重要的。但是，要真正地掌握好光线控制的技巧，在实际操作中并非是一件容易的事情。运 用数字图像的后期处理技术或者说光照渲染技术能够在电影制作和摄影中产生特殊的光 照效果，节省光照调节的时间和成本。
[0003] 传统的光照渲染技术一般需要专用的摄影设备，或者通过构建场景和人脸的三维 模型来实现的。虽然它能产生较好的渲染效果，但其操作比较复杂，并不适合普通用户的日 常使用。对此，业界近年提出了一种基于二维图像的人脸光照编辑技术来实现光照渲染。该 技术主要通过从具有某种光照风格的参考图像中提取人脸的光照特性，并把其融合到原像 光照的目标人脸中来实现真实感的光照渲染。
[0004] 目前基于二维图像的人脸光照编辑技术绝大部分只考虑了人脸内部区域的光照 编辑问题，并没有考虑背景区域的光照信息的生成，一般只能适用于均匀背景的目标人脸， 无法在复杂背景的人脸图像中获得自然和一致的光照编辑效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提出一个统一的技术框架实现复杂背景下人脸图像的自动光照 渲染效果。该方法能在很大程度上简化人脸光照编辑的人工操作，提高人脸图像光照编辑 的效率、易用性和适用范围。同时，由于该方法考虑了复杂背景中的光照信息生成问题，能 够产生比一般基于图像的光照编辑方法更自然和一致的光照渲染效果。
[0006] 本发明的技术方案如下： (1) 预处理：对目标人脸和参考人脸分别进行预处理，使其对应的人脸区域得到匹配， 其中目标人脸具有均匀的光照，而参考人脸具有特定的光照； (2) 光照信息提取：分别提取目标人脸和参考人脸中的光照信息； (3) 光照模板生成：利用步骤（2)提取的目标人脸与参考人脸的光照信息，生成光照模 板； (4) 光照合成：把光照模板与目标人脸相乘，获得光照渲染输出。
[0007] 上述技术方案中，所述步骤（1)预处理具体步骤如下： (1-1)分别对目标人脸和参考人脸进行人脸检测，并在人脸区域内对人脸部件进行特 征点定位，所述人脸部件包括人脸外轮廓、脖子、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴； (1-2)根据目标人脸的特征点位置，对参考人脸进行变形，使两者对应的人脸区域相匹 配。
[0008] 所述步骤（2)光照信息提取的具体步骤如下： (2-1)把目标人脸图像I从RGB颜色空间转换到CIELAB颜色空间，使得图像由一个亮度 通道和两个颜色通道组成； (2-2)用边缘保持平滑滤波器(如双边滤波器）对亮度通道进行平滑处理，平滑结果为 提取的光照信息I1^ ; (2-3)对参考人脸R重复上述步骤，得到参考人脸的光照信息Rp
[0009] 所述步骤（3)光照模板生成的具体步骤如下： (3-1)把提取的参考人脸光照信息Rlj与目标人脸光照信息相比丨^ ,得到光照模板的初 始值了,即T = RJIli; (3-2)以提取的目标人脸光照信息L作为光照模板生成的导向特征G,即G = Ilj; (3-3)通过求解以下的加权最小二乘公式，获得光照模板M :
【权利要求】
1. 一种复杂背景下的自动人脸图像光照编辑方法，其特征在于包含以下步骤： 预处理：对目标人脸和参考人脸分别进行预处理，其中目标人脸具有均匀的光照，而参 考人脸具有特定的光照； 光照信息提取：分别提取目标人脸和参考人脸中的光照信息； 光照模板生成：利用步骤（2)提取的目标人脸与参考人脸的光照信息，生成光照模板； 光照合成：把光照模板与目标人脸相乘，获得光照渲染输出。
2. 根据权利要求1所述的复杂背景下的自动人脸图像光照编辑方法，其特征在于所述 步骤（1)预处理具体步骤如下： (1-1)分别对目标人脸和参考人脸进行人脸检测，并在人脸区域内对人脸部件进行特 征点定位，所述人脸部件包括人脸外轮廓、脖子、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴； (1-2)根据目标人脸的特征点位置，对参考人脸进行变形，使两者对应的人脸区域相匹 配。
3. 根据权利要求1所述的复杂背景下的自动人脸图像光照编辑方法，其特征在于所述 步骤（2)光照信息提取的具体步骤如下： (2-1)把目标人脸图像I从RGB颜色空间转换到CIELAB颜色空间，使得图像由一个亮度 通道和两个颜色通道组成； (2-2)用边缘保持平滑滤波器对亮度通道进行平滑处理，平滑结果为提取的光照信息 t； (2-3)对参考人脸R重复上述步骤，得到参考人脸的光照信息Ri。
4. 根据权利要求1所述的复杂背景下的自动人脸图像光照编辑方法，其特征在于所述 步骤（3)光照模板生成的具体步骤如下： (3-1)把提取的参考人脸光照信息R1^与目标人脸光照信息相比Ilj,得到光照模板的初 始值T,即T=Rl/Il; (3-2)以提取的目标人脸光照信息Il作为光照模板生成的导向特征(；,即G=Ili ; (3-3)通过求解以下的加权最小二乘公式，获得光照模板M:
其中：，符号M= ?gpin〖PCM分代表μ为使泛函|：(|丨取得最小值时的函数，z代表 空间域，W(X)代表像素点对图像输出的影响程度，其取值范围是〇到1，M(Z)代表输出的 光照蒙板，代表输入的光照模板初始值，符号和^分别代表函数M对X和对y方 向的偏导数，符号$和g分别代表函数G对对X和对y方向的偏导数，参数€取一个小的 且不为零的数，其典型取值为〇. 〇〇〇1，用来避免分母为〇的情况，参数《的取值范围一般为 [1.2, 2.0]，参数λ为正数，用来平衡光滑项与数据项的比例，其在人眼、眉毛和背景区域具 有较大值，在其余区域具有较小值。
【文档编号】G06K9/54GK104463181SQ201410614089
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】梁凌宇, 金连文 申请人:华南理工大学