基于艺术视觉的图像卡通风格化渲染方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102663806102663806B(45)授权公告日2014.12.10(21)申请号201210053776.0US7667717B2,2010.02.23,全文.(22)申请日2012.03.02肖泉.有效消除光晕现象和颜色保持的彩色图像增强算法.《计算机辅助设计与图形学学(73)专利权人西安交通大学报》.2010,第22卷(第8期),1246-1252.地址710049陕西省西安市咸宁西路28号审查员石磊(72)发明人黄华臧彧李晨风(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人陆万寿(51)Int.Cl.G06T15/50(2011.01)(56)对比文件CN101587593A,2009.11.25,说明书第2-3页.CN102223547A,2011.10.19,说明书第1-2页.CN102354402A,2012.02.15,说明书.权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称基于艺术视觉的图像卡通风格化渲染方法(57)摘要基于艺术视觉的图像卡通风格化渲染方法，通过抽象艺术创作中的三个关键步骤：线稿钩边，着色，光影抽象，并进行相应模拟，从而完成对输入图像的卡通风格渲染。首先，在光影抽象方面，卡通作品中的阴影通常具有高度的抽象性，而真实照片的光影对比则非常细致。其次，色彩增强方面，由于卡通作品常具有色彩艳丽明快的特点，本发明通过对不同饱和度的色彩做各向异性的强化达到整体色彩风格的增强。最后，在线条强化方面，本发明通过Gabor特征分析，提供不同细节程度的轮廓对结果进行不同层次的强化，以模拟卡通作品中对重要线条的强调。CN102663806BCN102638BCN102663806B权利要求书1/2页1.一种基于艺术视觉的图像卡通风格化渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对输入源图像通过计算初始阴影分布并对一个提取的二值图进行简化，得到具有艺术抽象感的阴影层：(a)通过优化一个建立的消费函数，生成一幅二值图描述源图像的初始阴影分布，该函数通过下式计算：C(p)＝D(p)+αS·S(p)其中αS∈[0，1]是一个平衡因子，数据项D(p)及平滑项S(p)分别通过以下两式计算：在上两式中，αg是一个比例因子，决定了图像I的全局平均强度Mg(I)对结果的影响程度，Ml(N)表示像素点p的邻域N中的局部平均强度，φ是一个由用户给出的调节因子，signD(·)是一个符号函数，Lp是像素点p是否属于阴影层的标签，I(p)表征了一个像素点p的强度值；(b)在步骤(a)的基础上，采用均值漂移技术将初始阴影分布层划分为不同的区域，并存储每个区域的边界像素点序列，记作l(R)；(c)在步骤(b)的基础上，进一步通过一个简化策略对得到的二值阴影分布层进行简化，以得到抽象化的阴影表示，具体如下式所示；其中表示经过下采样后的边界像素点序列，c(p)为边界点p处的曲率值；2)基于源图像，通过一种提出的色彩自增强技术，对不同饱和度的像素进行各项异性的增强，从而增强结果的整体色彩，其中色彩自增强部分可以通过下式描述：其中μo是源图像的平均亮度值，μc是色彩增强后图像的亮度值，λ是一个用户给出的控制因子，CI(p)是源图像在像素点p处的颜色，CM(p)为一个提取的色度图在像素点p处的颜色，该色度图中每个像素点p处的亮度值可通过下式计算：其中L(p)是源图像在像素点p处的亮度值，α是一个经验平衡因子；3)通过Gabor特征分析，提取不同细节程度的阴影线或装饰线，对源图像中相应线条进行不同程度的强化；(a)对输入图像进行Gabor特征分析，其中Gabor能量响应由下式计算：2CN102663806B权利要求书2/2页2其中Rλ，θ，σ，0(x，y)和分别为其实部和虚部Gabor能量响应，λ和θ分别表示不同频率和方向的Gabor滤波核，σ为Gabor滤波核中高斯包络的标准差，通过上式计算的Gabor能量响应，并选择最大方向上的Gabor能量，构建每个像素点的多频率特征向量：并分别计算其行为特征值：和衰减因子：其中Ω表示像素点(x,y)的一个邻域，半径为2,s(x)为符号函数，当x＞0时为1，否则为0，σ为衰减速率控制因子；(b)通过上式算得的b(x,y)以及μ(Ω,σ,x,y)计算源图像细节区域的线条表征图，由下式计算：RD(x,y)＝b(x,y)·μ(Ω,σ,x,y)类似的，将此过程在由步骤1获得的阴影层进行操作，可得到阴影层的细节区域线条表征图进而得到源图像轮廓区域线条表征图RC：RC＝RS-γ·(Gσ*RD)其中RS表示输入图像的全方向Gabor响应，γ是一个用户输入的平衡因子，Gσ表示一个均