[發明專利]一種基于特征點定位的人臉卡通畫生成方法

有效

• 申請號: 201310392715.1
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103456010A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李宏亮;許靜;黃超;黃敏;吳慶波;羅冰;謝昱瑞
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

技術領域

本發明屬于圖像處理和計算機視覺技術，具體涉及是一種基于單幅正面人臉圖像的卡通畫生成方法。

背景技術

目前人臉卡通化的方法主要有基于模板的方法、基于圖像處理的方法、基于樣本學習的方法等。

基于模板的方法主要是通過觀察與統計的方法找到測試人臉與“平均人臉”的不同之處，并通過人為的指定夸張變形參數將不同之處進行夸張處理。由于基于模板的方法主要針對的是指定的特征進行夸張變形，雖具有較強的交互性，但是變化形式固定，缺乏藝術感和美感。

基于圖像處理的方法是對圖像本身的像素進行處理，處理后的圖像能自動生成具有幽默效果的卡通圖像。該方法雖然最后的生成結果具有一定的夸張幽默的效果，但是存在著與真實人臉圖像相差甚遠、計算時間較長、實時性較差等問題。

基于樣本學習的方法是建立在由藝術家繪制的具有某種藝術風格的圖像訓練庫的基礎上，將從訓練樣本中學習到的某種夸張方式運用到輸入的測試圖像上，從而得到具有同樣某種風格的卡通人臉圖像。其中最具有代表性的有H.Chen等人的非均勻的馬爾可夫隨機場模型、L.Liang等人的PLS（partial?least-squares）算法和J.F.Liu等人的主成分分析對應映射的方法。這些方法可以有效的生成具有某種藝術風格的卡通人臉，但學習過程極為復雜，并且生成的卡通圖像和輸入的人臉圖像在相似性上存在很大差異。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種與輸入人臉的相似性較高，卡通效果較好且易于實現的人臉卡通化方法。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是，一種基于特征點定位的人臉卡通畫生成方法，包括以下步驟：

將輸入圖像轉換為灰度圖像，獲取輸入圖像的特征點，所述特征點包括具有標志性的面部輪廓點、眉毛輪廓點、眼睛輪廓點、鼻子輪廓點以及嘴巴輪廓點；

根據獲取的眉毛輪廓點、眼睛輪廓點、鼻子輪廓點對輸入圖像中的眼睛、眉毛、鼻子分別進行重疊分塊，針對一個面部器官使用3個或3個以上的分塊；

在人臉圖像塊庫中為所有分塊尋找最佳匹配塊，各最佳匹配塊對應在卡通圖像塊庫的卡通塊即為找到的卡通匹配塊；

將卡通匹配塊合成為完整的器官塊，按照特征點的位置將這些器官放到輸入圖像的相應位置；

面部輪廓直接通過勾勒面部輪廓點合成；嘴巴輪廓通過勾勒嘴巴輪廓點合成外唇線與中唇線，并按照特征點的位置將面部輪廓與嘴巴放到輸入圖像的相應位置；

取得輸入圖像中頭發區域的掩膜，從而得到頭發部分，并將頭發部分放到輸入圖像的相應位置；

對卡通化后的圖像進行上色，生成最終的人臉卡通畫。

本發明利用特征點對輸入圖像進行分塊，從而尋找出最佳匹配塊合成完整器官，能夠較快、較好地接近真實人臉。

具體的，通過主動表觀模型AAM搜索特征點。

進一步的，為了保證合成之后左右眼睛能夠對稱且大小一致，僅對一只眼睛的分塊尋找最佳匹配塊，并在卡通圖像庫中將與這只眼睛對應的卡通匹配塊對稱的卡通圖塊作為另一只眼睛的卡通匹配塊。

進一步的，頭發部分的提取使用利用統計學習的方法，依據訓練庫中頭發的顏色統計直方圖和位置直方圖，分別對輸入圖像進行顏色閾值處理和位置閾值處理，從而得到頭發區域的掩膜，進而提取出頭發部分。

具體的，卡通圖像的上色利用交互式分割方法首先得到人臉膚色區域的掩膜，從而用一種接近膚色的顏色對臉部區域進行上色。對于嘴巴區域的上色首先勾勒出嘴巴的外部唇線，再對閉合區域內部進行顏色填充。

進一步的，上色后，還可以根據用戶選擇對合成后的整條眉毛進行修正：對當前卡通化生成的整條眉毛用HOG特征進行描述，在卡通圖像庫中選擇HOG特征與當前眉毛HOG特征絕對誤差最小的整條眉毛代替當前眉毛。

進一步的，上色后，還可以對面部輪廓線檢測不準確的部分進行修正:得到輸入圖像的膚色區域的掩膜，從而得到膚色區域，對該膚色區域圖像求梯度；

將面部輪廓的特征點分為三段，第一段為左邊臉部輪廓，第二段為下巴輪廓，第三段為右邊臉部輪廓；將第一、第三段的特征點在左右鄰域內整體移動，對第二段的特征點在上下鄰域內整體移動，找梯度最大的位置作為該特征點的新的位置；

最后利用曲線擬合的方法進行對新確定的特征點進行輪廓線的平滑。

本發明的有益效果是，生成的卡通效果好，與輸入圖像有較高的相似性。

附圖說明

圖1：本發明流程示意圖。

圖2：輸入的原始測試圖像。

圖3：特征點定位后的圖像。