[發明專利]基于改進Sobel算子的人臉速寫系統和輪廓提取方法

有效

• 申請號: 201810185272.1
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108363986B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 周士貴;高龍
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 劉琦

本發明公開了一種基于改進Sobel算子的人臉速寫系統和輪廓提取方法，該系統包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、控制信息轉化模塊、執行模塊；系統采集到人臉信息后轉化為灰度圖像，通過與改進的Sobel算子卷積運算得到梯度圖像，然后對所述梯度圖像依次進行初步邊緣細化，二值化，得到二值化圖像，對所述二值化圖像先剔除噪點及短線條，然后進行最終邊緣細化操作，得到處理后圖像；將其轉化為步進電機驅動脈沖，控制步進電機轉動，帶動畫筆移動，完成人臉速寫。

技術領域

本發明涉及一種智能人臉速寫系統，尤其涉及的是一種基于改進Sobel算子的人臉速寫系統。

背景技術

速寫在美術學科中而言是一種快速的寫生技巧，繪畫者需要提前學習相關的繪畫理論知識與專業技能，花費大量的準備時間以及觀察時間，不僅身心疲憊，效率更是低下。與人工速寫相比，機器速寫不需要人工速寫所需要的大量準備時間，機器手臂只需在事先設定好的程序下運行，在極短的時間內便能自動、快速的完成一幅幅生動、逼真的人臉速寫圖，但現有技術在應用過程中存在以下缺點：第一，機器速寫存在復雜的圖像處理過程，較大的運算量導致速寫前期等待時間較長；第二，提取出的人臉輪廓受圖像處理算法的影響，容易包含多余的線條，導致速寫結果不夠逼真；第三，因其運算復雜，使其在嵌入式平臺上運行變得較為困難。

發明內容

技術問題：本發明提供一種可自動快速的基于改進Sobel算子的人臉速寫系統。

技術方案：本發明的基于改進Sobel算子的人臉速寫系統，包括圖像采集模塊，通過攝像頭采集并提取包含人臉的原始圖像；

圖像處理模塊，用以將攝像頭采集的原始圖像轉化為灰度圖像，并進行人臉輪廓的提取，具體為：將所述灰度圖像與改進的Sobel算子作平面卷積，得到梯度圖像，然后對所述梯度圖像依次進行初步邊緣細化，二值化，得到二值化圖像，對所述二值化圖像先剔除噪點及短線條，然后進行最終邊緣細化操作，得到處理后圖像；

控制信息轉化模塊，用以確定處理后圖像中每個黑色像素點的矢量信息，確定每次繪制的起始點，并轉化為步進電機驅動脈沖；

執行模塊，用以根據控制信息轉化模塊給出的步進電機脈沖信號，控制步進電機轉動，帶動畫筆移動，完成人臉速寫。

進一步的，本發明系統中，所述改進的Sobel算子為：

進一步的，本發明系統中，所述攝像頭為黑白攝像頭，采集并提取的原始圖像即為灰度圖像。

進一步的，本發明系統中，所述攝像頭為彩色攝像頭，采集并提取的原始圖像為彩色圖像，圖像處理模塊通過公式Y＝0.299R+0.587G+0.114B將彩色圖像轉化為灰度圖像，其中R、G、B分別代表彩色圖像中紅色、綠色、藍色三個通道的顏色，Y為轉換后灰度圖像。

進一步的，本發明系統中，所述圖像采集模塊采用DMA方式采集包含人臉的原始圖像。

進一步的，本發明系統中，所述圖像處理模塊采用最大梯度法進行初步邊緣細化，具體為：找出梯度圖像中任一像素點八鄰域中的最大梯度值，將其乘以梯度系數后與該像素點作比較，若大于該像素點梯度值，則剔除該像素點，否則保留該像素點；

圖像處理模塊采用遍歷法進行最終邊緣細化，具體為：按照自上而下逐行，每行中從左到右逐個元素，遍歷剔除噪點及短線條后的二值化圖像中像素點，以同一行中是否連續來對黑色像素點進行分組，連續排列的黑色像素點和單獨的一個黑色像素點均獨立成組，若一個分組中的黑色像素點個數大于極限數，則保留該組黑色像素點，否則剔除該組中全部黑色像素點，其中，極限數C＝a*W，a為極限系數，W為圖像寬度。