[發明專利]一種結合皮膚粗糙度的快速人臉圖像美化方法

有效

• 申請號: 201611197869.5
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106780311B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 戴聲奎;邱佳粱;高劍萍
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00
• 代理公司: 35204 廈門市首創君合專利事務所有限公司
• 代理人: 張松亭

1.一種結合皮膚粗糙度的快速人臉圖像美化方法，其特征在于，包括：

步驟1)對輸入的彩色人臉圖像I(x,y)利用自適應色度分量橢圓模型和膚色相似性估計膚色軟閾值圖像I_skin(x,y)；其中，(x,y)表示人臉圖像的像素坐標；

步驟2)利用膚色粗糙特性自適應膚質保留平滑人臉圖像得到平滑圖I_smooth(x,y)；

步驟3)利用膚色軟閾值圖像I_skin(x,y)將人臉圖像I(x,y)和平滑圖I_smooth(x,y)進行融合得到融合圖I_blend(x,y)，再將融合圖像I_blend(x,y)進行美白處理得到美化圖像I_en(x,y)；

所述步驟1)包括:

1.1)從RGB色彩空間轉換為YCbCr色度空間的轉化公式：

將人臉圖像I(x,y)從RGB色彩空間轉化為YCbCr色度空間，得到人臉圖像I(x,y)的亮度分量I_Y(x,y)、藍色色度分量I_Cb(x,y)和紅色色度分量I_Cr(x,y)；

1.2)膚色橢圓模型公式：其中(ec_b,ec_r)是橢圓心坐標，a和b分別是橢圓長半軸和短半軸，θ是膚色橢圓模型坐標的旋轉角，其值為經驗值,I'_Cb和I'_Cr是經過旋轉后的藍色色度分量和紅色色度分量，I_Cb和I_Cr是藍色色度分量和紅色色度分量,Cx,Cy,k₁和k₂為預設定的控制參數；

1.3)分別計算藍色色度分量I_Cb(x,y)和紅色色度分量I_Cr(x,y)的直方圖H_Cb(x)和H_Cr(x)，根據直方圖H_Cb(x)和H_Cr(x)的重心計算橢圓心坐標(ec_b,ec_r)和橢圓長短半軸a和b,結合膚色相似性，經指數函數映射到[0，1]區間得膚色軟閾值圖I_skin(x,y),公式為:其中σ是預設定的調節膚色相似性參數，I_skin(x,y)值的范圍為[0，1]；

所述步驟2)包括：

2.1)對人臉圖像I(x,y)的亮度分量I_Y(x,y)進行局部方差計算得局部膚色方差圖I_Yvar(x,y)，公式為：其中是局部均值，N是局部方差濾波的窗口大小，由膚色軟閾值圖計算得到，公式：其中floor()為向下取整數的操作，sum()為像素值求和操作，k₃為預設定的控制參數；

2.2)預先定義高斯濾波器為gaussfilter(r,σ_G),則：其中是預設的高斯濾波器方差,r是預設的高斯濾波半徑；

2.3)預先定義快速全局平滑濾波器為FGS(σ_c,λ),能量函數其中p和q是空間位置點，N(p)為p的四鄰域，λ為預置平滑控制參數，f是輸入圖像，g是引導圖像，f_p是在p位置點的輸入圖像的像素值，為權重函數,g_p和g_q分別是在p和q位置點的引導圖像的像素值，σ_c＝mean(I_skin(x,y)*I_Yvar(x,y))為預置邊緣保留控制參數，其中mean()是求均值的操作，用最小加權二乘法求使能量函數最小的解則得到輸出圖像u，u_p和u_q分別是在p和q位置點的輸出圖像的像素值；

2.4)對圖像做快速全局平滑濾波FGS(σ_c,λ)，用原圖減去快速全局平滑濾波 后的圖，再通過高斯濾波和線性混合，得到膚色紋理保留的平滑圖像I_smooth(x,y)，則膚色紋理保留的平滑計算公式：其中I_Y是亮度分量圖像，是卷積運算符，α是融合比例參數，其取值范圍[0，2]；

所述步驟3)包括：

3.1)利用膚色軟閾值圖像I_skin(x,y)將人臉圖像I(x,y)和平滑圖I_smooth(x,y)進行融合，得到融合圖I_blend(x,y)：I_blend(x,y)＝(1-I_skin(x,y))*I(x,y)+I_skin(x,y)*I_smooth(x,y)；

3.2)將融合圖像I_blend(x,y)進行log曲線美白處理,得到美化圖像I_Yen(x,y)，則公式為其中log()是對數操作運算符，β是美白調節參數，則β＝1-mean(I_skin(x,y)*I(x,y))/256,其中mean()是求均值的操作；

3.3)從YCbCr色度空間換為RGB色彩空間的轉化公式：

3.4)將美化圖像I_Yen(x,y),藍色色度分量I_Cb(x,y)和紅色色度分量I_Cr(x,y)由YCbCr空間轉換成RGB空間，得到最終RGB空間的人臉美化圖像I_en(x,y)。