专利名称：数字图像中的人脸美化方法
技术领域：
本发明涉及一种数字图像处理方法，特别有关于一种数字图像中的人脸美化方法。
背景技术：
随着数字相机的发展，使得摄影不再是昂贵的消费。使用者可以随意的拍摄所要 的图像，用以记录值得纪念的一刻或景象。尤其是拍摄人物更是许多摄影者的重点之一。可 是在拍摄的过程中，被摄者也许因为脸上的斑点、灰尘或细纹等因素，影响阅读者对所拍摄 的数字图像的观感。 为解决此一问题，虽然可以利用数字图像编辑软件来对数字图像进行细部的编 辑。但是并非一般的使用者都对图像编辑软件熟稔，因此也造成使用者的入门门坎的提高。 另一种方式是利用提高图像的柔化，这样虽然可以将上述的色块部分稀释。但是柔化处理 针对数字图像的整体进行处理。因此对于数字图像中不需要调整的地方也会被柔化处理。 这样一来，导致数字图像的观感降低。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种数字图像中的人脸美化方法， 用以消除输入图像的人脸肌肤上的噪声(雀斑、黑斑、毛细孔或细纹)。 为达上述目的，本发明所公开的一种数字图像中的人脸美化方法，用以对一输入
图像的人脸肌肤上的噪声进行消除，该肤色处理方法包括以下步骤 a.选择该输入图像的部分图像区域以作为一选取窗口 ； b.从该选取窗口中指派一目标像素，并将其余像素指派为一比对像素； c.根据该目标像素对该些比对像素的变异量执行一细节检验程序，用以判断该目
标像素是否具有一细节信息； d.若该目标像素具有该细节信息时，则对该目标像素执行一亮度检验程序，判断 该目标像素是否位于一亮度区间； e.若该目标像素位于该亮度区间，则执行一非线性过滤程序，将该目标像素通过 一非线性滤波器产生至少一滤波值，再提供一组混合比例，根据该混合比例用以对该目标 像素与该滤波值进行混合，用以产生一已完成像素，并将该已完成像素取代原来该目标像 素；以及 f.重复步骤a 步骤e，直至完成该输入图像中的所有像素为止，并输出一目标图 像。 本发明提供了一种对数字图像中肌肤颜色的处理方法，用以对非肌肤颜色的噪声 进行去除。并且利用周遭的像素进行修补，除了可以达到美化图像的目的，亦可降低对原图 的破坏。 有关本发明的特征与实作，兹配合图示作最佳实施例详细说明如下。
图1为本发明的运作流程示意图； 图2为步骤C的运作流程示意图； 图3为亮度检验程序的运作流程示意图； 图4为非线性过滤程序的运作流程示意图； 图5为在不同回合中的目标像素的示意图； 图6为另一实施态样的运作流程示意图。 其中，附图标记 510选取窗口
具体实施例方式
本发明所公开的方法可运用于具有图像处理能力的电子装置，例如个人计算机、数字相机、数字相框等电子装置。但需注意的是，本发明的方法非仅限于上述例子，在此仅先叙明。并且为清楚说明本发明的技术手段，因此在此定义以下各名词。
输入图像P，其为x*y像素阵列大小的图像；选取窗口，其为m*n像素阵列，其中m与n为正整数，在本发明的实施态样中以5A5的选取窗口为例，其非本发明的限制，选取窗口中的像素排列请参考表一所示，Pn为选取窗口中的第n个位置；在此一实施说明中以P12
为为目标像素。
P0PlP2P3P4
P5P6P7P8P9
P10PllP12P13P14
P15P16P17P18P19
P20P21P22P23P24 表一.选取窗口 请参考图1所示，其为本发明的运作流程示意图。本发明包括以下步骤 步骤a.设定选取窗口，其用以选择输入图像的部分图像区域； 步骤b.从选取窗口中指派目标像素，并将其余像素指派为比对像素； 步骤c.根据目标像素对比对像素的变异量执行细节检验程序，用以判断目标像
素是否具有细节信息； 步骤d.若目标像素具有细节信息时，对选取窗口中的目标像素执行亮度检验程序，判断目标像素是否符合亮度区间； 步骤e.若目标像素符合亮度区间之中时，执行非线性过滤程序，将目标像素通过非线性滤波器产生至少一滤波值，再提供一组混合比例，根据混合比例用以对目标像素与
5滤波值进行混合，用以产生已完成像素，并将已完成像素取代原来目标像素； 步骤f.判断是否完成输入图像中的所有像素，若未完成则重复步骤a 步骤e，直
至完成输入图像中的所有像素为止，并输出目标图像；以及 步骤g.决定是否继续执行肤色处理方法(意即执行步骤阿a 步骤f)。
在本发明在步骤c、步骤d与步骤e中更包括各自的运作方式。请参考图2所示， 其为步骤c的运作流程示意图。亮度检验程序用以检测目标像素是否具有图像的细节，其 中图像的细节为被摄者的头发、睫毛、眼镜或耳环等非肌肤的像素。在步骤c中更包括以下 步骤 步骤c-1.提供变异量门坎值； 步骤c-2.根据目标像素与该些比对像素计算水平变异量SAD_H ; 步骤c-3.根据目标像素与该些比对像素计算垂直变异量SAD_V ; 步骤c-4.根据目标像素与该些比对像素计算出一组对角变异量SAD_D1、SAD_D2 ; 步骤c-5.根据水平变异量SAD_H、垂直变异量SAD_V与该些对角变异量SAD_D1 、
SAD_D2计算总变异量SAD ; 步骤c-6.若总变异量SAD小于变异量门坎值，则判断目标像素不具有该细节信 息，并从输入图像中选取另一像素并执行步骤a ;以及 步骤c-7.若总变异量SAD大于变异量门坎值，则判断目标像素具有该细节信息，
并从输入图像中选取另一像素并执行步骤a。 在步骤c-2的水平变异量SAD_H，其由式1所产生 SAD—H = IP2-P3|+|P7-P8|+|P12-P13|+|P17-P18|+|P22-P23|(式1) 在步骤c-3的垂直变异量SAD_V，其由式2所产生 SAD—V = |P5-P10|+|P6_P11|+|P7-P12|+|P8-P13|+|P9_P14|(式2) 在步骤c-4的一组对角变异量SAD_D1、 SAD_D2，其由式3所产生 SAD—Dl = |P1-P5|+|P7_P11|+|P13-P17|+|P19_P23 SAD—D2 = P3—P9|+|P7—P13|+|P11—P17|+|P15—P21|(式3) 在步骤c-5的总变异量SAD，其由式4所产生 SAD = SAD_H+SAD_V+SAD_D1+SAD_D2 (式4) 当总变异量SAD小于变异量门坎值时，则代表此一目标像素并未含有细节。
接着，亮度检验程序用以筛选出符合亮度区间中的目标像素，其主要目的是为了 检查目标像素是否为雀斑、黑斑、毛细孔或细纹。 在执行步骤d的亮度检验程序前更包括以下步骤，请参考图3所示，其为亮度检验 程序的运作流程示意图 步骤d-l.根据目标像素与比对像素的值，用以计算均值Mean; 步骤d-2.提供均值上限值Mean_THU与均值下限值Mean_THL，且均值下限值
Mean_THL大于均值上限值Mean_THU ;以及 步骤d-3.根据均值上限值Mean_THU与均值下限值Mean_THL，用以设定亮度区间 的范围。 在步骤d-1.根据下式5计算均值Mean :<formula>formula see original document page 7</formula> 其中，Pi为在选取窗口中的第i个位置。 若目标像素的亮度落于亮度区间(意即均值上限值Mean—THU <目标像素的亮度
<均值下限值Mean_THL)中，则目标像素为雀斑、黑斑、毛细孔或细纹。 接着，请参考图4所示，其为非线性过滤程序的运作流程示意图。在产生滤波值中
更包括以下步骤 步骤e-1.由比对像素中选出最大像素值，并将其定义为滤波最大值P_Max ; 步骤e-2.由比对像素中选出中值，并将其定义为滤波中值P—Mid;以及 步骤e-3.根据混合比例用以对滤波最大值P—Max、滤波中值P_Mid与目标像素进
行混合，用以产生已完成像素。 其中，根据式6与式7计算滤波最大值P_Max与滤波中值P_Mid :
P_Max = max(P。， P2， ...，P24) (式6)
P_Mid = median(P0， P2， ...，P24)(《7) 接着，根据混合比例用以对滤波最大值P—Max、滤波中值P_Mid与目标像素进行混合。在此定义混合比例分别为常数a、常数b与常数c，且a+b+c二 1。请参考(式8)所示，
其系利用输出非线性滤波结果再取代原目标像素
P12 = a X P_Max+b X P_Mi d+c X P12 (式8) 这样一来，在进行次一回合的肤色处理可以加速次一目标像素的颜色淡化速度。这是因为在前一回合中的目标像素的亮度值已经被改变过，所以新的回合中的目标像素将会把前一回合的目标像素带入计算。请参考图5所示，其为在不同回合中的目标像素的示意图。在图5的左方为第一回合的肤色处理(虚线框代表选取窗口 510)，右方为第二回合的肤色处理。在第一回合的肤色处理时，会产生根据非线性滤波结果(意即图5中选取窗口510的P—(2，2))取代原目标像素的亮度值。因此在第二回合中，在位置(2，2)的像素亮度值会变成P— (2， 2)。 在步骤g中，可以由使用者或根据输入图像与选取窗口 510的大小决定欲进行肤
色处理的次数。举例来说，若是选取窗口较小或输入图像较小时，可以设定较少回合次数的
肤色处理，反之亦然。在每经过一次肤色处理后，可以降低输入图像中非肌肤颜色的噪声。 除了上述的实施态样外，本发明更提供另一实施例。请参考图6所示，其为另一实
施例的运作流程示意图。此一实施例包括以下步骤 步骤a.设定选取窗口，其用以选择输入图像的部分图像区域； 步骤b.从选取窗口中指派目标像素，并将其余像素指派为比对像素； 步骤c.根据目标像素对比对像素的变异量执行细节检验程序，用以判断目标像
素是否具有细节信息； 步骤d.若目标像素具有细节信息时，对选取窗口中的目标像素执行亮度检验程序，判断此一目标像素是否位于亮度区间之中； 步骤e.若目标像素位于亮度区间之中时，执行非线性过滤程序，将目标像素通过非线性滤波器产生至少一滤波值，再提供一组混合比例，根据混合比例用以对目标像素与滤波值进行混合，用以产生已完成像素，并将已完成像素取代原来目标像素；
步骤f.判断是否完成输入图像中所有像素，若尚未完成则重复步骤a 步骤e，直至完成输入图像中的所有像素为止，并输出目标图像； 步骤g.判断是否继续执行肤色执行方法，若不继续则执行步骤a 步骤f，产生另一目标图像； 步骤h.设定比对窗口 ，用以选取目标图像中的部分图像区域，并从比对窗口中指派一目标像素，将其余像素定义为比对像素； 步骤i.执行细节检验程序，根据目标像素对比对像素的变异量，用以检测出具有细节信息的目标像素； 步骤j.对具有细节信息的目标像素进行过滤程序，用以输出完成像素；以及
步骤k.判断是否完成目标图像中的所有像素，若未完成则重复步骤h 步骤j，直至完成目标图像中所有的像素为止，并输出完成图像。 在本实施例中步骤a 步骤g均与前一实施例相同，且步骤h与步骤i的详细作法分别与步骤c与步骤d相同，所以在此不多加赘述。本实施例与前一实施例不同之处在于步骤j的过滤程序不同。在步骤j根据式9对比对窗口的中的目标像素进行处理
Z A") <formula>formula see original document page 8</formula> 其中，WOI为比对窗口 ；(x，y)为比对窗口中像素的坐标位置；TH为滤波门坎值；N为此比对窗口内的满足条件lP(i， j) 'P(x，y) 〈TH的总数。 对于步骤h 步骤i用以对数字图像中的肌肤颜色做更进一步的调和，并抹除具有毛细孔与细纹的像素。如此一来，可以使得数字图像中的脸部看起来更为柔美与平滑。
本发明提供了一种对数字图像中肌肤颜色的处理方法，用以对非肌肤颜色的噪声进行去除。并且利用周遭的像素进行修补，除了可以达到美化图像的目的，亦可降低对原图的破坏。
权利要求
一种数字图像中的人脸美化方法，用以对一输入图像的人脸肌肤上的噪声进行消除，该肤色处理方法包括以下步骤a.选择该输入图像的部分图像区域以作为一选取窗口；b.从该选取窗口中指派一目标像素，并将其余像素指派为一比对像素；c.根据该目标像素对该些比对像素的变异量执行一细节检验程序，用以判断该目标像素是否具有一细节信息；d.若该目标像素具有该细节信息时，则对该目标像素执行一亮度检验程序，判断该目标像素是否位于一亮度区间；e.若该目标像素位于该亮度区间，则执行一非线性过滤程序，将该目标像素通过一非线性滤波器产生至少一滤波值，再提供一组混合比例，根据该混合比例用以对该目标像素与该滤波值进行混合，用以产生一已完成像素，并将该已完成像素取代原来该目标像素；以及f.重复步骤a～步骤e，直至完成该输入图像中的所有像素为止，并输出一目标图像。
2. 如权利要求l所述的数字图像中的人脸美化方法，其特征在于，该选取窗口为m^像 素阵列，其中m与n为正整数。
3. 如权利要求l所述的数字图像中的人脸美化方法，其特征在于，在步骤c中还包括以 下步骤提供一变异量门坎值；根据该目标像素与该些比对像素计算一水平变异量SAD_H ; 根据该目标像素与该些比对像素计算一垂直变异量SAD_V ; 根据该目标像素与该些比对像素计算一组对角变异量SAD_D1、 SAD_D2 ; 根据该水平变异量SADJ1、该垂直变异量SAD_V与该些对角变异量SAD_D1、 SAD_D2计 算一总变异量SAD ;若该总变异量SAD小于该变异量门坎值，则判断该目标像素不具有该细节信息，从该 输入图像中选取另一像素并执行步骤a ;以及若该总变异量SAD大于该变异量门坎值，则判断该目标像素具有该细节信息，则从该 输入图像中选取另一像素并执行步骤a。
4. 如权利要求l所述的数字图像中的人脸美化方法，其特征在于，在步骤d前还包括以 下步骤根据该目标像素与该些比对像素的值，用以计算一均值Mean ;提供一均值上限值Mean_THU与一均值下限值Mean_THL，且该均值下限值Mean_THL大 于该均值上限值Mean_THU ;以及根据该均值上限值Mean_THU与该均值下限值Mean_THL，用以设定该亮度区间的范围。
5. 如权利要求1所述的数字图像中的人脸美化方法，其特征在于，在步骤e中的产生该 些滤波值还包括以下步骤由该些比对像素中选出最大像素值，并将其定义为一滤波最大值P_Max ; 由该些比对像素中选出中值，并将其定义为一滤波中值P_Mid ;以及 根据该混合比例用以对该滤波最大值P—Max、该滤波中值P_Mid与该目标像素进行混 合，用以产生该已完成像素。
6. 如权利要求1所述的数字图像中的人脸美化方法，其特征在于，在该步骤e后还包括以下步骤决定是否继续进行步骤a 步骤e。
7. 如权利要求6所述的数字图像中的人脸美化方法，其特征在于，在结束步骤e后还包括以下步骤f. 设定一 比对窗口 ，用以选取该目标图像中的部分图像区域，并从该比对窗口中指派该目标像素，将其余像素定义为该些比对像素；g. 执行该细节检验程序，根据该目标像素对该些比对像素的变异量，用以检测出具有该细节信息的该目标像素；h. 对具有该细节信息的该目标像素进行一过滤程序，用以输出一完成像素；以及i. 重复步骤f 步骤h，直至完成该目标图像中所有的像素为止，并输出一完成图像。
8. 如权利要求7所述的数字图像中的人脸美化方法，其中在步骤g中还包括以下步骤若该目标像素未检测出具有该细节信息时，则从该目标图像中选取另一像素，并重复执行步骤f。
全文摘要
本发明公开了一种数字图像中的人脸美化方法，对输入图像的脸部区域进行美化处理包括有设定选取窗口，用以选择输入图像的部分图像区域；从选取窗口中指派目标像素，将其余像素指派为比对像素；根据目标像素对比对像素的变异量执行细节检验程序，判断目标像素是否具有细节信息；对目标像素执行亮度检验程序，判断目标像素是否符合亮度区间；执行非线性过滤程序，将目标像素通过非线性滤波器产生滤波值，提供混合比例，根据混合比例对目标像素与滤波值进行混合，产生已完成像素；将已完成像素取代原来目标像素；重复上述步骤，直至完成所有像素为止。
文档编号H04N1/387GK101778188SQ20091000123
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者周宏隆, 詹振宏 申请人:华晶科技股份有限公司