一种基于非真实感的波谱艺术风格绘制方法

摘要

本发明公开了一种基于非真实感的波谱艺术风格绘制方法，采用将输入的静态二维图像转换为灰度图像，并采用泊松数字抠图的方法进行图像分割，提取灰度图像中的主体；对灰度图像采用阈值分割的方法获得黑白两种色调的图像，并采用滤波的方法对黑白两种色调的图像进行滤波平滑；删除白色区域，保留黑色区域的象素点产生最终的前景图像；选取具有彩色纹理的图像作为纹理样本，采用纹理合成的方法合成最终的背景图像；最后将前景图像和背景图像进行融合，获得最终的彩色的波谱艺术效果图像；本发明的优点在于：更符合人们的审美观，应用范围广，处理速度快，灵活性好，是非真实感模拟不同艺术效果的一种有益补充。

主权项

一种基于非真实感的波谱艺术风格绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)输入图像去色：将输入图像Input(x,y)转换到灰度图像Gray(x,y)：Gray(x,y)＝0.299×Input_R(x,y)+0.587×Input_G(x,y)+0.114×Input_B(x,y)式中：Input_R(x,y)，Input_G(x,y)，Input_B(x,y)表示输入图像Input(x,y)的红绿蓝三通道值，(x,y)表示输入图像和灰度图像中的某一象素位置；(2)输入图像数字抠图：对灰度图像Gray(x,y)采用泊松数字抠图的方法进行图像数字扣图，提取灰度图像中的主体，获得前景图像Fore(x,y)：$Fore(x,y)=\underset{a}{\arg \min }\underset{x\in {\Omega }_x}{\Sigma }\underset{y\in {\Omega }_y}{\Sigma }{(▿a(x,y)-\frac{1}{F(x,y)-B(x,y)}▿Gray(x,y\left)\right)}^2$式中：(x,y)表示图像中的某一象素，Gray(x,y)表示灰度图像，a表示泊松数字抠图中的掩模图像，F(x,y)是掩模图像中的前景区域，B(x,y)是掩模图像中的背景区域，为求梯度操作，d表示求偏导过程，表示掩模图像的梯度，Ω表示掩模图像中的未知区域，Ω_x表示掩模图像中未知区域的横坐标，Ω_y表示掩模图像中未知区域的纵坐标；(3)前景图像阈值分割：采用阈值分割方法对前景图像Fore(x,y)进行图像分割，获得只有黑白两种色调的前景图像Er(x,y)：$Er(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}255& Fore(x,y)\ge h\\ 0& Fore(x,y)<h\end{array}\right.;50\le h\le 200$式中：(x,y)表示图像中的某一象素，Fore(x,y)表示采用数字抠图方法得到的前景图像，h表示阈值大小；(4)前景图像滤波平滑：对黑白色调的前景图像Er(x,y)进行滤波平滑处理，获得滤波结果图像Lv(x,y)：$Lv(x,y)=\frac{\underset{x,y\in W}{\Sigma }{e}^{-\frac{d(x,y)}{2}}Er(x,y)Weight(x,y)}{\underset{x,y\in W}{\Sigma }{e}^{-\frac{d(x,y)}{2}}Weight(x,y)}$$d(x,y)=\sqrt{{(x-x^{\prime })}^2+{(y-y^{\prime })}^2}$式中，(x,y)表示某一象素位置，(x',y')表示滤波窗口中(x,y)的某一邻域象素位置，W表示滤波器窗口的大小，5<W<30，d(x,y)表示图像Er(x,y)中位置为(x,y)的象素与滤波窗口邻域象素之间的距离，Weight(x,y)表示盒式滤波器；(5)黑色区域保留：删除滤波结果图像Lv(x,y)中的白色区域，保留黑色区域，获得最终的前景图像Front(x,y)：Front(x,y)＝Lv(x,y)‑White(x,y)式中，(x,y)表示某一象素位置，White(x,y)表示滤波结果图像Lv(x,y)中的白色区域，白色区域中象素点的值为255；(6)样本图像选取及合成：选取具有色彩的样本图像S(x,y)，对样本图像S(x,y)进行纹理合成，从样本图像中选取纹理块填充到结果图像中，在纹理块中保留重叠区域，在不同纹理块之间采用最佳缝合线的方法缝合纹理块，获得背景图像Back(x,y)：$Back(x,y)=\underset{l\in N}{\min }\underset{k=1}{\overset{M}{\Sigma }}(R_{Color}^k{\left(x,y\right)}^2+R_{Geometry}^k(x,y\left)\right)$式中：(x,y)表示某一象素位置，M表示重叠区域的象素高度，5<M<20，N表示不同纹理块之间重叠区域的宽度，l表示某一条缝合线，4<N<10，表示相邻纹理块重叠区域内对应象素的颜色差值，表示相邻纹理块重叠区域内对应象素的结构差值，采用如下的公式进行计算，$\begin{array}{c}{R}_{Geometry}^k(x,y)=-2\times S(x-1,y+1)+2\times S(x+1,y+1)-S(x-1,y)+S(x+1,y)\\ -2\times S(x-1,y-1)+2\times S(x+1,y-1)\end{array}$式中：S(x‑1,y+1)、S(x+1,y+1)、S(x‑1,y)、S(x+1,y)、S(x‑1,y‑1)、S(x+1,y‑1)表示样本图像S(x,y)中的不同坐标位置的象素值；(7)前景图像和背景图像融合：将最终的前景图像Front(x,y)与背景图像Back(x,y)融合，得到具有波谱艺术效果的结果图像Bo(x,y)：Bo(x,y)＝p×Front(x,y)+q×Back(x,y) 0<p,q<1式中：(x,y)表示某一象素位置，p、q表示混合系数。