一种基于艺术创作的像素风格化卡通图像的处理方法

1.本发明涉及了一种图像像素化方法，具体是涉及了一种基于艺术创作的像素风格化卡通图像的处理方法。


背景技术：

2.像素图像(pixel iconography)，就是以像素为单位去绘制出的图像，也被称为像素艺术(pixel art)。最早出现在电脑应用程序的图标(icon)，以及早期的8位元电子游戏。二十一世纪以来的被广泛的使用在因特网、gui(graphic user interface)以及游戏等。像素艺术作为独立的艺术风格，具有清晰的轮廓、明快的色彩，不受约束等风格特点。
3.目前像素图像主要还是靠设计师进行绘制，但设计师绘制耗时耗力，且工作效率、产出数量难以保障，难以短期内获得大量的像素图像。
4.现有的像素图像生成的深度学习算法主要依赖大量的成对像素图像数据集，但成对像素图像数据难以收集；此外，现有的算法生成像素图像需花费大量的时间，且无法灵活的生成任意尺寸的像素图像；同时生成的像素图像有伪影，不具备良好的艺术审美。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中如何获得大量高质量像素图像的问题，本发明提供了一种基于艺术创作的像素风格化卡通图像的处理方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
7.1)根据目标像素图像的尺寸对卡通图像进行网格化处理，获得卡通图像的所有正方形像素块；
8.2)使用canny检测算法获取并标记卡通图像的轮廓线，根据卡通图像的轮廓线确定卡通图像的主轮廓线宽度w
line
；
9.3)根据正方形像素块的尺寸g
pixel
和主轮廓线宽度w
line
，将卡通图像的所有正方形像素块分类为轮廓像素块或非轮廓像素块；
10.4)利用像素风格化处理方法和像素块集群艺术审美优化方法对分类后的正方形像素块进行颜色填充，获得像素风格化后的卡通图像。
11.所述步骤2)中，计算卡通图像的各条轮廓线与对应相邻轮廓线之间的距离并构成轮廓线距离集，将轮廓线距离集中最多的距离作为卡通图像的主轮廓线宽度w
line
。
12.所述步骤3)具体为：
13.当主轮廓线宽度w
line
小于或等于正方形像素块的尺寸g
pixel
时，卡通图像的所有含有轮廓线的正方形像素块均为轮廓像素块，当主轮廓线宽度w
line
大于正方形像素块的尺寸g
pixel
时，卡通图像的所有含有轮廓线的正方形像素块均为非轮廓像素块，其中卡通图像的所有不含有轮廓线的正方形像素块均为非轮廓像素块。
14.所述步骤4)具体为：
15.4.1)对每个轮廓像素块执行步骤4.2)，遍历各个轮廓像素块，对各个轮廓像素块
进行处理；对每个非轮廓像素块执行步骤4.3)，遍历各个非轮廓像素块，对各个非轮廓像素块进行处理；
16.4.2)使用k-means方法对每个轮廓像素块进行主颜色提取，然后将提取到的主颜色从rgb色彩空间转化到hsv色彩空间，利用明度值v对提取的主颜色进行筛选，获得第一目标颜色，接着计算第一目标颜色在当前轮廓像素块中所占的像素点数量与当前轮廓像素块中所有像素点数量的比值，当该比值大于50％
×wline
×gpixel
时，则将第一目标颜色作为当前轮廓像素块的填充色，否则，则将当前轮廓像素块记为非轮廓像素块，再执行步骤4.3)，对非轮廓像素块进行处理；
17.4.3)使用k-means方法对每个非轮廓像素块进行主颜色提取，然后将提取到的主颜色从rgb色彩空间转化到hsv色彩空间，利用明度值v对提取的主颜色进行筛选，获得第二目标颜色，接着计算第二目标颜色在当前非轮廓像素块中所占的像素点数量与当前非轮廓像素块中所有像素点数量的比值，当该比值大于50％
×wline
×gpixel
时，则将第二目标颜色作为当前非轮廓像素块的填充色，否则，则将当前非轮廓像素块中像素点数量最多的颜色作为当前非轮廓像素块的填充色；
18.4.4)由所有处理后的像素块组成初始像素图像，将初始像素图像中的所有并排重合的像素块均记为非轮廓像素块，重复步骤4.3)，对各个非轮廓像素块进行填色优化，进而对初始像素图像进行更新，获得像素风格化后的卡通图像。
19.所述并排重合的像素块为两个对角相邻的像素块之间的像素块。
20.本发明的有益效果主要表现在：
21.1)本发明特殊构建的像素风格化处理方法通过对图像内容的细分使得图像内容留完整，保证像素图像的质量，并通过像素块集群艺术审美的优化确保生成的像素图像的艺术性。
22.2)本发明能快速获取大量高质量像素图像，且能满足各种尺寸的需求，一张1080
×
1080尺寸的卡通图像生成64
×
64尺寸的像素图像处理时间只需10秒左右。
23.3)本发明方法简便易于应用，处理得到像素图像质量高，处理模型维护无需工作人员具有计算机图像专业处理的知识经验，在像素图像生成方面具有较大的应用潜力。
附图说明
24.图1是本发明方法的流程图。
25.图2是本发明方法涉及的预处理示意图。
26.图3是本发明的像素风格化处理方案示意图。
27.图4是本发明的像素块集群艺术审美优化方案示意图。
28.图5是本发明实施例中待处理卡通图像示意图。
29.图6是本发明实施例中卡通图像的像素风格化后的像素图像示意图。
30.图7是现有的图像像素化方法生成的像素图像示意图。
具体实施方式
31.为了更加清楚说明本发明的目的和技术方案，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
32.如图1所示，本发明包括以下步骤：
33.1)根据目标像素图像的尺寸对卡通图像(如图2的(a)所示)进行网格化处理，如图2的(b)所示，获得卡通图像的所有相同尺寸的正方形像素块；
34.2)使用canny检测算法获取并标记卡通图像的轮廓线，如图2的(c)所示，根据卡通图像的轮廓线确定卡通图像的主轮廓线宽度w
line
；
35.步骤2)中，计算卡通图像的各条轮廓线与对应相邻轮廓线之间的距离并构成轮廓线距离集，将轮廓线距离集中最多的距离作为卡通图像的主轮廓线宽度w
line
。
36.其中两条相邻轮廓线之间的距离的计算方法如下：
37.分别取不同轮廓线的两个点，它们的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)，利用公式(1)进行计算可得出两点之间的距离d，如图2的(d)和图2的(e)所示，计算得出的两点距离的最小值则为轮廓线的距离，公式(1)为：
[0038][0039]
3)根据正方形像素块的尺寸g
pixel
和主轮廓线宽度w
line
，将卡通图像的所有正方形像素块分类为轮廓像素块或非轮廓像素块；
[0040]
步骤3)具体为：
[0041]
当主轮廓线宽度w
line
小于或等于正方形像素块的尺寸g
pixel
时，卡通图像的所有含有轮廓线的正方形像素块均为轮廓像素块，如图3的(a2)和(a3)所示，当主轮廓线宽度w
line
大于正方形像素块的尺寸g
pixel
时，卡通图像的所有含有轮廓线的正方形像素块均为非轮廓像素块，如图3的(a1)所示，其中卡通图像的所有不含有轮廓线的正方形像素块均为非轮廓像素块。
[0042]
4)利用像素风格化处理方法和像素块集群艺术审美优化方法对分类后的正方形像素块进行颜色填充，获得像素风格化后的卡通图像并作为目标像素图像，。
[0043]
步骤4)具体为：
[0044]
4.1)对每个轮廓像素块执行步骤4.2)，遍历各个轮廓像素块，对各个轮廓像素块进行处理；对每个非轮廓像素块执行步骤4.3)，遍历各个非轮廓像素块，对各个非轮廓像素块进行处理；
[0045]
4.2)使用k-means方法对每个轮廓像素块进行主颜色提取，具体实施中，提取三种主颜色，然后将提取到的主颜色从rgb色彩空间转化到hsv色彩空间，利用明度值v对提取的主颜色进行筛选，明度值最小的主颜色即为目标颜色，获得第一目标颜色，接着计算第一目标颜色在当前轮廓像素块中所占的像素点数量与当前轮廓像素块(即正方形像素块)中所有像素点数量的比值，当该比值大于50％
×wline
×gpixel
时，则将第一目标颜色作为当前轮廓像素块的填充色，目标颜色均为rgb颜色空间。否则，则将当前轮廓像素块记为非轮廓像素块，再执行步骤4.3)，对非轮廓像素块进行处理；如图3的(b1)所示。
[0046]
4.3)使用k-means方法对每个非轮廓像素块进行主颜色提取，具体实施中，提取三种主颜色，然后将提取到的主颜色从rgb色彩空间转化到hsv色彩空间，利用明度值v对提取的主颜色进行筛选，明度值最小的主颜色即为目标颜色，获得第二目标颜色，接着计算第二目标颜色在当前非轮廓像素块中所占的像素点数量与当前非轮廓像素块(即正方形像素块)中所有像素点数量的比值，当该比值大于50％
×wline
×gpixel
时，则将第二目标颜色作为当前非轮廓像素块的填充色，否则，则将当前非轮廓像素块中像素点数量最多的颜色作为
当前非轮廓像素块的填充色；如图3的(b2)和(b3)所示。由步骤4.1)-4.3)构成像素风格化处理方法。
[0047]
4.4)如图4所示，像素排列逻辑为曲线接近于直线时，像素块数量是逐渐增加的，曲线接近弯曲时，像素块数量是逐渐减少。由所有处理后的轮廓像素块和/或非轮廓像素块组成初始像素图像，将初始像素图像中的所有并排重合的像素块均记为非轮廓像素块，重复步骤4.3)，对各个非轮廓像素块进行填色优化，进而对初始像素图像进行更新，获得像素风格化后的卡通图像并作为目标像素图像，如图3的(c1)-(c3)所示。由步骤4.4)构成像素块集群艺术审美优化方法。并排重合的像素块为两个对角相邻的像素块之间的像素块，即并排重合的像素块与两个对角相邻的像素块均相邻。
[0048]
具体实施例：
[0049]
本发明采用如图5所示的卡通图像进行像素风格化处理；如图6所示，生成了不同尺寸的像素图像，其中，图6的(a)、(b)和(c)的尺寸分别为32*32、48*48和64*64。图7为现有算法处理图5后生成的像素图像，图7的(a)、(b)和(c)的尺寸依次为32*32、48*48、64*64。
[0050]
由上述实施例可见，本发明方法能够生成任意尺寸的高质量像素图像，具有良好的艺术性，在获取大量像素图像方面具有较大的应用潜力。
[0051]
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。