[發明專利]一種基于特征提取的人物肖像漫畫風格化生成方法

在審

• 申請號: 201710868480.7
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107730573A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王萍;程浩;古佑良
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06T11/40
• 分類號: G06T11/40;G06T11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 強宏超

【技術領域】

本發明屬于圖像處理領域，涉及一種基于特征提取的人物肖像漫畫風格化生成方法。

【背景技術】

肖像風格化屬于非真實感繪制的范疇，其涵蓋了多個學科和領域，包括計算機視覺、計算機圖形學和心理學等。真實感繪制是利用照相機等模擬設備，將結構復雜、細節豐富的場景繪制出和現實照片一樣的真實結果，所以真實感繪制需要保證光學與感官上的正確。目前該技術廣泛運用在影視作品特技應用與后期處理、照片后期處理等應用中，人們看完處理后的作品并不會發現不真實感。

人們利用真實感繪制技術可以依照需求對真實場景加以渲染，但是在漫畫和卡通等相對抽象的計算機藝術領域中，需要以非真實場景來添加人們的想法和設計理念，同時去除一些無用的細節，這些是真實感繪制做不到的。非真實感繪制是利用計算機生成不具有真實感、而具有某些手繪或其他藝術風格圖像的生成技術。這種方法不需要展示所有的細節，只需要把人們主觀需要展示出來的東西突出。

肖像風格化是非真實感繪制技術中的一種，能簡單而形象地對人物進行描繪。肖像風格化一直以來都是圖像處理領域一個熱門的研究方向，從肖像風格化誕生之日起就將圖像處理與藝術創作緊密的聯系起來。隨著圖像處理技術的發展，人們在風格化研究上做了很多嘗試，涌現出大量風格化方法，其中具有代表性的兩種方法有:1)利用濾鏡的風格化處理2)基于產生式模型的風格化處理。

濾鏡風格化方法通過調節所設計濾波器的參數以得到風格化效果；產生式模型可先將自然人臉分割成不同模塊，然后通過貝葉斯統計計算而得到風格化肖像圖。當前以此兩種方法為指導，衍生出了包括油畫風格化、素描風格化以及海報風格化等多種不同的應用，雖然可以針對不同的問題達到對應的目標，但無法滿足大部分人對于肖像風格化不同的需求。

【發明內容】

本發明目的在于提出一種基于特征提取的人物肖像漫畫風格化生成方法，該方法提取人臉特征點后將人臉分解為五官、臉型、發型、服飾等組件，根據這些組件的特征與組件素材庫中已有的組件素材進行匹配，最后將得到的各匹配組件合成為人物肖像，并對其進行夸張渲染。本文采用的肖像風格化算法將肖像的結構特征與風格化信息分開處理。

為實現上述目的，本發明采用如下方案：

一種基于特征提取的人物肖像漫畫風格化生成方法，包括以下步驟：

步驟一、利用基于haar-like特征的人臉檢測算法尋找最靠近中心的人臉，初始化人臉設置，然后采用改進的主動形狀模型算法對人臉特征點進行定位，提取人臉特征點；

步驟二、提取人臉特征點后基于主成分分析的降維思想，對五官樣本的特征點映射到低維空間中與五官模板進行匹配，取出匹配的風格化五官素材；

步驟三、利用改進的主動形狀模型進行人臉特征點定位獲得臉型的線描圖后，使用Hu矩輪廓匹配方法查找最接近的臉型模板；

步驟四、然后利用顏色分割去除背景與肌膚區域，計算得到發型與服飾的輪廓，同樣通過Hu矩輪廓匹配方法實現發型模板與服飾模板的快速匹配；

步驟五、最后采用基于與或圖表示的方法合成各匹配模板，并進行夸張化渲染，從而實現人物肖像的漫畫風格化。

進一步，所述步驟二具體步驟如下：

步驟2.1、根據人臉特征點的坐標位置信息獲得五官的具體位置，并使五官分割成一個個矩形，將截取出來的五官圖像初始化為大小統一的灰度圖像；

步驟2.2、對截取的五官圖像采用基于主成分分析的思想進行降維處理，將單個五官圖像映射到低維的數字空間；

步驟2.3、在低維空間將降維后的PCA數據與五官素材庫中的五官模板進行匹配，通過計算最小歐式距離選取出匹配的風格化五官素材。

進一步，所述步驟三具體步驟如下：

步驟3.1、根據人臉特征點的坐標位置獲得臉型輪廓的特征點信息，將這些特征點連接得到人臉輪廓的線描圖；

步驟3.2、計算得到人臉輪廓的7個Hu矩特征，采用Hu矩輪廓匹配方法在風格化臉型素材庫中查找出最接近的臉型模板。

進一步，所述步驟四具體步驟如下：

步驟4.1、利用輸入的單一背景圖像對人物肖像圖像進行背景分割去除背景區域，對得到的前景圖像利用膚色分割去除人臉與脖子的皮膚區域，使得圖像中只剩下發型與服飾區域；

步驟4.2、然后對此區域進行邊緣提取得到發型與服飾的輪廓，計算輪廓的Hu矩特征，采用Hu矩輪廓匹配方法在風格化素材庫中查找出最相似的發型與服飾模板。

進一步，所述步驟五具體步驟如下：