一种基于真实图像素描风格化的方法技术

一种基于真实图像素描风格化的方法，根据素描以及人眼视觉的特点，根据人眼对颜色差异的敏感程度来勾勒图像的轮廓，并渲染素描风格画的阴影纹理，分两层分别生成素描图像的轮廓和阴影，然后将两者合成得到最终的素描风格化图像。本发明专利技术在生成素描图像的阴影纹理时，以原始图像光感强度为指导，产生一张重要性图来控制素描风格画阴影纹理的生成，使得生成的素描阴影纹理更接近于真实素描阴影纹理的特点，素描风格化效果更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理方法，具体涉及。
技术介绍
素描是一种用铅笔、粉笔等为媒介，以线条来表现物体或景象的艺术，也是画家意图最直率的流露。NPR领域工作者们对图像的素描风格化绘制已经提出了一些方法。Georgers提出了一种基于可控密度阴影的钢笔画生成方法。通过计算可控密度阴影来指导纹理的生成，使得在图像亮度较高的区域或者有较多笔画交汇的区域阴影较少或者阴影消失，而在亮度较低的区域或者笔画开始分叉的区域，有较多阴影或者重新生成阴影。但该方法只适用于一些能够用参数来表示的曲面的模拟，对纹理复杂的画面生成效果有限。Michael提出了一种人工交互的钢笔素描生成方法。该方法模拟出的纹理效果较好，但是需要通过大量的人工交互来定义纹理方向和笔画方式，因此，生成的风格化图像效果与用户的设置关联很大。Nan Li等提出了一种使用线性积分卷积来生成素描风格的铅笔纹理的方法。首先由原始图像产生一张噪声图，然后对图像做分割，并根据分割的结果计算每一个区域用于与噪声图做线性积分卷积的向量场，最后将两者做线性积分卷积，得到素描风格的铅笔纹理。该方法虽然局部纹理模拟较好，但是在整体布局方面并不具备素描艺术的明暗色调美感。 整体来说，目前的素描风格化方法并未遵循素描风格画创作的艺术特点，且这些方法运算量较大，无法做到实时或者准实时。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种快速生成素描轮廓和阴影的基于真实图像素描风格化的方法，本专利技术使图像的素描风格化生成能够达到实时处理。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是 1)首先对图像做双边滤波预处理； 2)然后计算双边滤波预处理后图像的颜色差异图； 3)由颜色差异图得到素描的轮廓图； 4)计算图像的重要性图，并结合颜色差异图得到素描的阴影图； 5)最后将轮廓图与阴影图叠加得到素描风格化后的图像。 2、如权利要求1所述的基于真实图像素描风格化的方法，其特征在于在生成素描图像的阴影图时，以原始图像光感强弱为指导，产生一张重要性图来控制素描风格画阴影纹理的生成，其具体过程如下 (a)在Lab颜色空间中对ffilted(·)图像上每个像素点x计算它与纯黑(0，0，0)的欧氏颜色距离d(x)，以d(x)衡量原始图像上像素点x处的光感强度； 其中ffilted(·)为原始图像，d(x)为ffilted(·)上像素点x与纯黑(0，0，0)之间的欧氏颜色距离；(l，a，b)是像素点x在Lab颜色空间中的像素值； (b)计算d(·)的平均值dmean，并根据以下方式生成最终的低阈值重要性图fthrL(·)，若像素点对应d(x)值大于平均值dmean，该点光感强度足够高，软阈值处理颜色差异值时该点对应的阈值较大，生成的阴影较少，灰度值较大，将d(x)＞dmean的点对应阈值均设为fthrL0；若像素点对应d(x)值小于平均值dmean，该点光感强度较低，软阈值处理颜色变异值时该点对应的阈值较小，生成的阴影较多，灰度值较小，当 越小，该点重要性应当越大，且d(x)＜dmean时则以 来表示该点重要性程度，为了增强像素点间重要性的区分度，以 来代表该点的重要程度，而重要性越高，对应的阈值则越低，从而生成更多的阴影纹理，因此，当d(x)＜dmean时，以d(x)＞dmean时取阈值fthrL0为参照，取该点对应的阈值为即 其中，fthrL(x)为生成的低阈值重要性图；d(x)为ffilted(·)上像素点x在与纯黑(0，0，0)之间的欧氏颜色距离；dmean为d(·)的平均值；fthrL0为d(x)＞dmean时对应阈值； (c)生成得到最终的素描阴影图fshadow(x) 其中，fshadow(x)为最终生成的素描阴影图像，fcontrastnorm(·)为归一化后的颜色差异图，fthrL(x)为生成的低阈值重要性图。 本专利技术基于素描风格及人眼视觉特点，首先计算颜色差异图和重要性图，并根据差异图生成素描的轮廓，根据差异图及重要性图生成素描的纹理，分两层分别得到素描轮廓和阴影，然后将两者合成得到最终的素描风格画的图像。实验结果表明，该方法能够实时地生成具有良好素描艺术效果的风格化图像。 本专利技术分两层分别得到素描轮廓和阴影，然后将两者合成得到最终的素描风格画，使得素描风格化过程遵循素描风格画创作艺术特点，最终的素描风格化图像视觉效果提升；根据图像光感强度产生一张影响素描阴影纹理生成的重要性图，使得最终的素描风格化图像阴影纹理更加合理； 附图说明 图1是本专利技术基于真实图像素描风格化方法的流程图； 图2是图像经双边滤波以后的效果图，其中a是原始图像，b是高斯滤波后的图像，c是双边滤波后的图像； 图3给出了生成素描轮廓时采用软二值化和不采用软二值化处理的效果；其中a是原始图像，b二值化后的图像，c是使用双曲正切函数做软二值化处理后的图像； 图4给出了双曲正切函数的曲线图； 图5给出了引入重要性图和不引入重要性图时生成的不同素描阴影纹理效果图，其中a是原始图像，b重要性图，c没有引入重要性图时的素描阴影图像，d引入重要性图后的素描阴影图像； 图6给出了整个图像素描风格化过程中主要的中间结果图像的效果图，a是原始图像，b当fthrH＝0.98时生成得到的轮廓图，c当SthrL0＝0.85时生成得到的阴影图像，d最终的素描图像。 具体实施例方式 下面结合附图附图对本专利技术进行详细说明。 素描是一种表现光线和阴影的艺术手段，就其艺术特征而言，它的基本语言是形体与色调。素描形体指画面中形的不同空间状态，也就是轮廓；素描色调是指画面内不同形体区域内外的明暗变化。形体与色调两者构成了素描的造型，且同时存在。当拿起笔在画面上画下一根线时，由于笔下的痕迹与画面形成色调差，这条线(也就是轮廓)才存在。同样的，色调也不能单独存在，它必须以某个形体为载体，才能与周围存在的其它色调相区分。也就是说，在素描艺术创作过程中，素描的两个基本语言是同时存在，同时消失的。因此，在模拟素描生成过程中，模拟生成素描两个基本语言其中一个的时候，另一个也同时产生。 要进行素描创作，必须首先对事物进行视觉感知。就人眼的视觉感知机制而言，人眼是通过多阈值调节来完成对外在事物的观察的。视觉系统初步设定一个较高的视觉阈值来感受到事物的轮廓，然后通过调低视觉阈值来细致地感受事物局部的细节。一切视觉表象都是由色彩和亮度产生的，不同区域的亮度、色彩让眼睛感受到物体的外在形体。形成形体的重要因素光线和阴影，与色彩、亮度是相对应的，因此在素描艺术创作过程中，对光线和阴影的表达与对色彩和亮度的表达有着本质的联系。基于人眼视觉特点设计的Lab颜色空间，具有颜色分量与亮度分量完全独立、能体现视觉感知均匀性的特点，是一个等色颜色空间。因此，在模拟素描创作过程中，可以在Lab颜色空间中分层次地生成素描的轮廓和阴影，最后合成得到最终的素描图像。 根据以上所述素描风格及人眼视觉特点，本专利技术在Lab颜色空间中计算画面的颜色变化强度，通过设定高的颜色差异阈值来勾勒素描图像的轮廓，并依据不同区域的颜色信息设定低的颜色差异阈值来调节素描阴影的生成。将生成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于真实图像素描风格化的方法，包括以下步骤：　１）首先对图像做双边滤波预处理；　２）然后计算双边滤波预处理后图像的颜色差异图；　３）由颜色差异图得到素描的轮廓图；　４）计算图像的重要性图，并结合颜色差异图得到素 描的阴影图；　５）最后将轮廓图与阴影图叠加得到素描风格化后的图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华，程威，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]