[發明專利]一種自動的人臉圖像皮膚美化方法

在審

• 申請號: 201410614628.0
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104537612A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 金連文;梁凌宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 邱奕才;汪曉東

技術領域

本發明屬于人臉圖像識別及處理領域，特別是涉及一種自動的人臉圖像皮膚美化方法。

背景技術

人臉圖像皮膚美化的目標是不改變原圖人臉重要特征的前提下通過對其皮膚的處理來提升人臉的美感。該技術無論在如攝影、娛樂等日常生活中，還是在如廣告設計、電影制作等專業領域中都有著廣泛的應用前景。

目前市場上不乏專業的圖像編輯工具，不過它們對于普通用戶來說不易掌握，即便是專業人員往往需要繁復的操作和耗費大量時間才能實現良好的皮膚美化效果。雖然最近出現了像美圖秀秀等針對普通用戶的人臉皮膚美化工具，但是要獲得良好的皮膚處理效果，依然無法避免較多的用戶操作。

根據最新的心理學的研究可知，皮膚的亮度、光滑度和顏色屬性對人臉的美麗程度能產生很大的影響。也就是說，要有效地提升人臉圖像的美感，就必須進行包括這三種屬性的皮膚美化?，F有的人臉皮膚美化系統一般只針對某種皮膚屬性進行處理，在美化效果上還有很大的提升空間。

此外，在原始人臉圖像中，三種皮膚屬性對應的圖像成分是融合在一起的，目前的皮膚美化方法一般并沒有對相應的圖像成分進行分解，造成美化過程中不同皮膚屬性操作的互相影響，導致最終美化效果可能會出現某種偏差。

發明內容

本發明的目的在于提出一個統一的技術框架實現對人臉圖像的亮度、光滑度和顏色三種皮膚屬性的自動美化。該方法能在很大程度上簡化人臉皮膚美化的人工操作，從而克服現有技術在易用性方面的不足，提高人臉圖像美化的效率和適用范圍。該方法全面涵蓋了人臉皮膚亮度、光滑度和顏色三種屬性的處理，能獲得比單一皮膚屬性美化更好的視覺效果。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

（1）特征提取：對原始人臉圖像進行人臉檢測和人臉特征提取，人臉特征主要包括形狀特征和邊緣特征；

（2）圖層分解：對原始人臉圖像進行圖像成分分解，獲得與人臉皮膚亮度、光滑度和顏色對應的圖像成分，即亮度圖層、光滑度圖層和顏色圖層；

（3）蒙板生成：利用步驟（1）中提取的人臉特征信息，對步驟（2）獲得的亮度圖層、光滑度圖層和顏色圖層分別生成相應的蒙板，即亮度蒙板、光滑度蒙板和顏色蒙板，以此控制人臉皮膚局部區域的不同編輯程度；

（4）美化參數優化：以平均臉為標準模板，計算三個圖層對應的美化參數，即亮度美化參數、光滑度美化參數和顏色美化參數；

（5）圖層增強：利用步驟（4）計算的美化參數和步驟（3）生成的蒙板，分別對三個圖層進行處理，獲得美化后的亮度圖層、光滑度圖層和顏色圖層；

（6）圖層融合，對步驟（5）的美化后的三個圖層進行融合，獲得最終的人臉美化圖像。

上述技術方案中，所述步驟（1）提取人臉圖像的特征的具體步驟如下：

（1-1）在步驟（1）檢測的人臉區域內對人臉部件（人臉外輪廓、脖子、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴）進行特征點定位；

（1-2）通過對人臉部件相應特征點的連接，對不同的人臉部件區域進行粗略劃分，得到人臉的形狀特征；

（1-3）用邊緣檢測器進行邊緣提取，得到人臉的邊緣特征。

所述步驟（2）圖層分解的具體步驟如下：

（2-1）把原始人臉圖像從RGB顏色空間轉換到CIELAB顏色空間，在該顏色空間中，圖像由一個亮度通道和兩個顏色通道組成，其中的顏色通道為顏色圖層；

（2-2）用邊緣保持平滑濾波器（如雙邊濾波器）對亮度通道進行平滑處理，平滑結果為圖像亮度圖層；

（2-3）用亮度通道減去亮度圖層，即得到包含圖像細節的光滑度圖層。

所述步驟（3）蒙板生成的具體步驟如下：

（3-1）根據不同圖層的要求，選擇不同的人臉特征作為蒙板的初始值，其中亮度蒙板的初始值為人臉外輪廓包含的區域，光滑度蒙板的初始值為人臉除五官和毛發外的皮膚區域，顏色蒙板的初始值為人臉除眼睛和眉毛外的皮膚區域；

（3-2）以亮度圖層作為蒙板生成的導向特征?，以控制蒙板在不同人臉區域邊界的過渡特點；

（3-3）通過求解以下的加權最小二乘問題，獲得不同的蒙板：