[發明專利]一種基于多重網格近似算法的自適應區域感知蒙板生成方法

有效

• 申請號: 201510869819.6
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105528763B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 黃雙萍;金連文;許少杰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00;G06K9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明提供一種基于多重網格近似算法的自適應區域感知蒙板生成方法，利用多重網格近似算法求解高維度線性系統，并針對人臉美化進行算法優化改進。設置與分辨率相關的優化方法選擇開關，選擇共軛梯度下降法或稀疏矩陣求解；根據輸入圖像和導向特征圖使用同一張圖像的實際情況，將降采樣矩陣直接運用于輸入圖像和導向特征圖上，再求得線性系統的近似粗略化矩陣參數，這樣顯著簡化粗略化過程。本發明提出的區域感知蒙板生成技術的處理效率較優化前提升4倍，應用于人臉美化處理能滿足系統實時性要求。

技術領域

本發明屬于模式識別與人工智能技術領域，特別是涉及基于多重網格近似算法的自適應區域感知蒙板生成方法。

背景技術

移動互聯網社交高速發展，對人臉美化產品的需求激增。人臉美化相關算法在學術領域具有相當大的研究價值，同時，在現實生活中也具有廣闊的應用前景。非專業用戶借助人臉美化系統進行肖像美化處理，平面設計人員借助人臉美化系統進行虛擬形象設計輔助等。

拍攝的肖像照片如果包含比較復雜的光照條件、背景環境以及不同的人物姿態，人臉美化會遭遇困難。為此，需將人臉圖像上的人臉和背景加以區分，并根據已有的人臉先驗知識，更細致地將人臉劃分為不同區域，設置相應的局部處理參數，進行不同程度的處理。本發明的目的是設計能夠根據人臉特征對不同區域自動進行相應的局部處理參數設置的方法。

陳伊力和廖文鑫2012年分別在碩士論文“基于數據驅動的人臉美化”和“基于數據驅動的人臉美化技術及應用開發”中首先通過對人臉關鍵特征點進行定位，得到能夠標識人臉重要部位輪廓的特征點，并基于特征點對人臉區域進行劃分，最終實現對不同區域進行不同程度處理的目的。然而，由于美化處理過程依賴于特征點，當人臉邊緣的特征點檢測不夠準確時，生成的美化結果會出現比較明顯處理痕跡，導致美化失敗。為此，利用Pérez等人2003年發表在ACM Transactions on Graphics上的論文“Poisson image editing”中提出的泊松圖像編輯算法，對美化圖像進行后期處理，以去除不自然的區域邊緣。盡管如此，這一效果在真實感和自然程度上還有待提高。Liang等2014年發表在IEEE transactionson cybernetics的論文“Facial skin beautification using adaptive region-awaremasks”中提出基于自適應蒙板的美化方法，不僅通過特征點中包含的人臉先驗信息粗略地獲取人臉關鍵部位(如眼睛，鼻子，嘴巴等)的分布，而且通過Canny算子提取到人臉中比較明顯的邊緣特征。而后再通過編輯傳播模型對其進行擴散，得到可以控制人臉美化編輯操作的蒙板。由于蒙板是通過擴散算法得來的，因而不會產生明顯的邊緣，使得處理后的圖像不會有明顯的處理痕跡，但因此帶來了計算量增加，運算速度慢的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多重網格近似算法的自適應區域感知蒙板生成方法，滿足人臉美化技術在實時性和實用性上的要求，對其核心算法蒙板生成過程進行自適應區域感知優化和時間復雜度優化，利用多重網格近似算法求解蒙板生成高維線性系統，保持較好人臉美化效果的同時，顯著降低算法時間復雜度。

本發明采用的技術方案如下。

一種基于多重網格近似算法的自適應區域感知蒙板生成方法，利用多重網格近似算法求解蒙板生成的高維線性系統，使得優化算法效率提升4倍，應用于人臉美化處理能滿足系統實時性和實用性要求。

所述自適應區域感知蒙板生成方法包括：

(1)、自適應邊緣保持能量最小化模型定義；

(2)、多重網格法模型參數求解；

(3)、多重網格近似算法優化；

所述步驟(1)是邊緣保持能量最小化模型定義，其目的是確定自適應蒙板生成過程中的數學優化原則。本發明選擇邊緣保持能量最小化模型作為區域感知自適應模板的數學模型，其表達式為：