一种基于人工智能的肖像剪纸生成方法与流程

本发明涉及数字艺术技术领域，具体为一种基于人工智能的肖像剪纸生成方法。

背景技术：

剪纸作为一种镂空技艺，相比于其它剪纸主题与艺术剪纸创作，人物肖像剪纸需要以变形的手法、明快简练的线条、简洁的二值逻辑形象的表示人物的外貌及性格特征，好的肖像剪纸设计需要艺术家具有较高的审美能力，来把握作品的艺术性与相似性，但较长的制作周期限制了剪纸艺术的普及与发展，因此，我们希望利用计算机模拟实现人脸肖像剪纸，短时间内合成相似度较高的艺术作品。

目前在通过计算机进行人物肖像的剪纸生成过程中，大多是直接通过图像特征点识别、提取和拼接而生成剪纸图像，然而，这样的剪纸图像生成方法生成的图像较为粗糙，不能实现对人物肖像上的纹路细节和头发头饰进行很好的特征生成和渲染，无法达到很好的体现出剪纸图像的各个艺术细节的目的，不能实现在保证与真人肖像有足够的相识度的同时，实现对生成剪纸图像进行很好的美化渲染，从而给人们的肖像剪纸生成工作带来了极大的不便。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于人工智能的肖像剪纸生成方法，解决了现有的剪纸图像生成方法生成的图像较为粗糙，不能实现对人物肖像上的纹路细节和头发头饰进行很好的特征生成和渲染，无法达到很好的体现出剪纸图像的各个艺术细节的目的，不能实现在保证与真人肖像有足够的相识度的同时，实现对生成剪纸图像进行很好美化渲染的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于人工智能的肖像剪纸生成方法，具体包括以下步骤：

s1、图片输入：首先通过图片输入模块将待进行识别的图片输入到整个肖像剪纸生成系统内；

s2、图片特征点提取处理：系统后台处理模块会控制目标特征点提取处理单元对s1输入的图片进行目标特征点进行提取和处理，目标特征点提取处理单元内的图片亮度增强模块先通过图片补光算法对图片进行补光增强处理，然后图片像素rgb灰度值提取模块对补光后的图片通过rgb特征算法进行灰度值提取，即可得到图片上多个灰度特征点，之后通过特征点定位模块记录各个特征点虽在图片平面的坐标位置；

s3、特征区域的划分：系统后台处理模块会控制特征区域分割单元对s2提取的各个特征点所在的特征区域进行划分，分别通过肖像轮廓分割模块、眉毛分割模块、鼻子分割模块、嘴巴分割模块、眼睛分割模块、面部纹路分割模块和发型头饰分割模块对图片的肖像轮廓、眉毛、鼻子、嘴巴、眼睛、面部纹路和发型头饰进行特征点的划分，可划分多个特征区域；

s4、特征计算和参考模型的提取：然后系统后台处理模块会控制几何特征计算和提取模块对s3划分完成特征区域内特征点的几何特征进行计算，并根据相应区域箱联网剪纸数据库内提取参考特征区域模型；

s5、相识度计算和特征选择：之后系统后台处理模块会控制相识度计算模块通过相应算法对s4中提取的参考特征模型与提取各个特征区域的图片特征进行相识度计算，并对计算的相识度数值进行分析，然后通过特征选择模块来选择相识度符合要求的特征模型进行使用；

s6、剪纸图像的拼接和五官修饰：剪纸图像拼接单元可将s5选取的特征模型根据相应特征区域进行快速拼接，拼接完成后，系统后台处理模块会先控制五官特征算法变形模块对拼接完成的初始剪纸图像进行五官之间的匹配修饰变形，使各个特征区域特征之间的匹配度达到要求；

s7、剪纸图像的细节优化处理：之后系统后台处理模块会控制细节特征渲染处理单元对提取的面部纹路和发型头饰两个特征进行细节优化，首先纹路线条修正模块会对剪纸图像面部纹路进行线条弧度和宽度进行优化，然后通过线条连接处契合处理模块使各个纹路之间连接处保证有所需的契合圆角，之后通过颜色深度渲染模块对面部细节处进行红白颜色深浅渲染处理，这样即可生成肖像剪纸图像。

优选的，所述步骤s2中目标特征点提取处理单元包括图片亮度增强模块、图片像素rgb灰度值提取模块和特征点定位模块，所述图片亮度增强模块的输出端与图片像素rgb灰度值提取模块的输入端电性连接，且图片像素rgb灰度值提取模块的输出端与特征点定位模块的输入端电性连接。

优选的，所述步骤s3中特征区域分割单元包括肖像轮廓分割模块、眉毛分割模块、鼻子分割模块、嘴巴分割模块、眼睛分割模块、面部纹路分割模块和发型头饰分割模块。

优选的，所述步骤s7中细节特征渲染处理单元包括纹路线条修正模块、线条连接处契合处理模块和颜色深度渲染模块，所述纹路线条修正模块的输出端与线条连接处契合处理模块的输入端电性连接，且线条连接处契合处理模块的输出端与颜色深度渲染模块的输入端电性连接。

优选的，所述系统后台处理模块分别与图片输入模块、目标特征点提取处理单元、特征区域分割单元实现双向电性连接。

优选的，所述系统后台处理模块与几何特征计算和提取模块实现双向连接，且几何特征计算和提取模块与联网剪纸数据库实现双向连接。

优选的，所述系统后台处理模块分别与相识度计算模块、剪纸图像拼接单元实现双向电性连接，且系统后台处理模块的输出端与特征选择模块的输入端电性连接。

优选的，所述系统后台处理模块分别与五官特征算法变形模块和细节特征渲染处理模块实现双向电性连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于人工智能的肖像剪纸生成方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该基于人工智能的肖像剪纸生成方法，通过在具体包括以下步骤：s1、图片输入：首先通过图片输入模块将待进行识别的图片输入到整个肖像剪纸生成系统内，s2、图片特征点提取处理：系统后台处理模块会控制目标特征点提取处理单元对s1输入的图片进行目标特征点进行提取和处理，s3、特征区域的划分：系统后台处理模块会控制特征区域分割单元对s2提取的各个特征点所在的特征区域进行划分，s4、特征计算和参考模型的提取：然后系统后台处理模块会控制几何特征计算和提取模块对s3划分完成特征区域内特征点的几何特征进行计算，s5、相识度计算和特征选择：之后系统后台处理模块会控制相识度计算模块通过相应算法对s4中提取的参考特征模型与提取各个特征区域的图片特征进行相识度计算，s6、剪纸图像的拼接和五官修饰：剪纸图像拼接单元可将s5选取的特征模型根据相应特征区域进行快速拼接，s7、剪纸图像的细节优化处理：之后系统后台处理模块会控制细节特征渲染处理单元对提取的面部纹路和发型头饰两个特征进行细节优化，可实现对人物肖像上的纹路细节和头发头饰进行很好的特征生成和渲染，达到了很好的体现出剪纸图像的各个艺术细节的目的，实现在保证与真人肖像有足够的相识度的同时，对生成剪纸图像进行很好的美化渲染，很好的解决了现有剪纸图像生成方法生成的图像较为粗糙的问题，使生成的剪纸图像更加精细逼真，从而大大方便了人们的肖像剪纸生成工作，有利于剪纸文化的发扬与推广。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明系统的结构原理框图；

图3为本发明特征区域分割单元的结构原理框图；

图4为本发明细节特征渲染处理单元的结构原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于人工智能的肖像剪纸生成方法，具体包括以下步骤：

s1、图片输入：首先通过图片输入模块将待进行识别的图片输入到整个肖像剪纸生成系统内；

s2、图片特征点提取处理：系统后台处理模块会控制目标特征点提取处理单元对s1输入的图片进行目标特征点进行提取和处理，目标特征点提取处理单元内的图片亮度增强模块先通过图片补光算法对图片进行补光增强处理，然后图片像素rgb灰度值提取模块对补光后的图片通过rgb特征算法进行灰度值提取，即可得到图片上多个灰度特征点，之后通过特征点定位模块记录各个特征点虽在图片平面的坐标位置；

s3、特征区域的划分：系统后台处理模块会控制特征区域分割单元对s2提取的各个特征点所在的特征区域进行划分，分别通过肖像轮廓分割模块、眉毛分割模块、鼻子分割模块、嘴巴分割模块、眼睛分割模块、面部纹路分割模块和发型头饰分割模块对图片的肖像轮廓、眉毛、鼻子、嘴巴、眼睛、面部纹路和发型头饰进行特征点的划分，可划分多个特征区域；

s4、特征计算和参考模型的提取：然后系统后台处理模块会控制几何特征计算和提取模块对s3划分完成特征区域内特征点的几何特征进行计算，并根据相应区域箱联网剪纸数据库内提取参考特征区域模型；

s5、相识度计算和特征选择：之后系统后台处理模块会控制相识度计算模块通过相应算法对s4中提取的参考特征模型与提取各个特征区域的图片特征进行相识度计算，并对计算的相识度数值进行分析，然后通过特征选择模块来选择相识度符合要求的特征模型进行使用；

s6、剪纸图像的拼接和五官修饰：剪纸图像拼接单元可将s5选取的特征模型根据相应特征区域进行快速拼接，拼接完成后，系统后台处理模块会先控制五官特征算法变形模块对拼接完成的初始剪纸图像进行五官之间的匹配修饰变形，使各个特征区域特征之间的匹配度达到要求；

s7、剪纸图像的细节优化处理：之后系统后台处理模块会控制细节特征渲染处理单元对提取的面部纹路和发型头饰两个特征进行细节优化，首先纹路线条修正模块会对剪纸图像面部纹路进行线条弧度和宽度进行优化，然后通过线条连接处契合处理模块使各个纹路之间连接处保证有所需的契合圆角，之后通过颜色深度渲染模块对面部细节处进行红白颜色深浅渲染处理，这样即可生成肖像剪纸图像。

本发明中，步骤s2中目标特征点提取处理单元包括图片亮度增强模块、图片像素rgb灰度值提取模块和特征点定位模块，所述图片亮度增强模块的输出端与图片像素rgb灰度值提取模块的输入端电性连接，且图片像素rgb灰度值提取模块的输出端与特征点定位模块的输入端电性连接。

本发明中，步骤s3中特征区域分割单元包括肖像轮廓分割模块、眉毛分割模块、鼻子分割模块、嘴巴分割模块、眼睛分割模块、面部纹路分割模块和发型头饰分割模块。

本发明中，步骤s7中细节特征渲染处理单元包括纹路线条修正模块、线条连接处契合处理模块和颜色深度渲染模块，所述纹路线条修正模块的输出端与线条连接处契合处理模块的输入端电性连接，且线条连接处契合处理模块的输出端与颜色深度渲染模块的输入端电性连接。

本发明中，系统后台处理模块分别与图片输入模块、目标特征点提取处理单元、特征区域分割单元实现双向电性连接。

本发明中，系统后台处理模块与几何特征计算和提取模块实现双向连接，且几何特征计算和提取模块与联网剪纸数据库实现双向连接。

本发明中，系统后台处理模块分别与相识度计算模块、剪纸图像拼接单元实现双向电性连接，且系统后台处理模块的输出端与特征选择模块的输入端电性连接。

本发明中，系统后台处理模块分别与五官特征算法变形模块和细节特征渲染处理模块实现双向电性连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。