一种线条增强的烙画艺术效果模拟方法

摘要

本发明公开了一种线条增强的烙画艺术效果模拟方法，包括如下步骤：S1、前景图像亮度信息提取；S2、边缘提取；S3、线条增强；S4、输入背景纹理；S5、图像融合。本发明采用DOG边缘检测方法获取前景图像的边缘信息，并对边缘信息进行细节增强处理，提取了更多的边缘细节，增强了边缘的连贯性和流畅性，提高了模拟算法的效率。输入不同前景图像，同时通过输入不同的材质图像作为背景图像，将前景图像与背景图像的融合，提高了灵活性，扩展了最终烙画艺术效果的创作题材。

主权项

一种线条增强的烙画艺术效果模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、前景图像亮度信息提取求取输入前景图像I(x,y)的亮度图像L(x,y)：L(x,y)＝0.299×I_R(x,y)+0.587×I_G(x,y)+0.114×I_B(x,y)式中：(x,y)表示象素的坐标位置，I_R(x,y)，I_G(x,y)，I_B(x,y)表示输入图像I(x,y)的红、绿、蓝三通道值；S2、边缘提取求取亮度图像L(x,y)的梯度，沿梯度方向使用高斯差分DoG滤波器进行滤波，对L(x,y)中不同象素位置进行滤波后，累积滤波响应得到F(x,y)：$F(x,y)={\int }_{x-T,y-T}^{x+T,y+T}▿L(x,y)f(x,y)d(x,y)$式中，(x,y)表示某一象素位置，x表示象素的横坐标，y表示象素的纵坐标，▽为对亮度图像L(x,y)求梯度操作，f(x,y)表示高斯函数的滤波器，参数T表示滤波器的大小(2＜T＜10)，d(x,y)表示求偏导过程；将F(x,y)沿梯度方向积分以增强线条的连续性，得到结果图像A(x,y)：$A(x,y)={\int }_{x-s,y-s}^{x+s,y+s}{G}_{\sigma }(x,y)F(x,y)d(x,y)$式中，(x,y)表示某一象素位置，x表示象素的横坐标，y表示象素的纵坐标，G_σ(x,y)是标准差为σ的一维高斯函数(0＜σ＜4)，参数s控制线条平滑的程度(2＜s＜12)，d(x,y)表示求偏导过程；通过(1+tanh(A(x,y)))与阈值τ比较(0＜τ＜3)，二值化后得到一幅黑白的边缘图像E(x,y)：S3、线条增强对边缘图像E(x,y)进行双边滤波处理，采用r(1＜r＜6)的半径大小对象素位置为(x,y)的邻域Sur(1＜Sur＜9)进行双边滤波，得到滤波结果图像S(x,y)：$S(x,y)=\frac{{\int }_{x-Sur,y-Sur}^{x+Sur,y+Sur}{e}^{-\frac{1}{2}{\left(\frac{l}{r}\right)}^2}w(x,y)*E(x,y)d(x,y)}{{\int }_{x-Sur,y-Sur}^{x+Sur,y+Sur}{e}^{-\frac{1}{2}{\left(\frac{l}{r}\right)}^2}w(x,y)d(x,y)}$式中，(x,y)表示某一象素位置，x表示象素的横坐标，y表示象素的纵坐标，w(x,y)表示象素位置为(x,y)的象素值与周围邻域象素的误差值，l表示象素位置为(x,y)的象素与周围邻域象素之间的欧式距离，d(x,y)表示求偏导过程；计算边缘图像E(x,y)与滤波结果图像S(x,y)的差值，累计到边缘图像E(x,y)中，获得线条增强的结果图像R(x,y)；R(x,y)＝(E(x,y)‑S(x,y))×c+E(x,y)式中，(x,y)表示某一象素位置，c控制细节增强的程度(1＜c＜6)；S4、输入背景纹理选取具有木纹、竹子、纸张等材质的输入图像B(x,y)，作为最终线条增强的、烙画艺术效果的背景图像；S5、图像融合将输入图像B(x,y)从RGB色彩空间转换到LAB色彩空间，采用正片叠底的方法，将线条增强的结果图像R(x,y)与输入图像B(x,y)的亮度信息进行图像融合，获得灰度的烙画艺术效果图像P(x,y)：$P(x,y)=\frac{B_L(x,y)\times R(x,y)}{255}$式中，(x,y)表示某一象素位置，B_L(x,y)表示输入图像B(x,y)在LAB色彩空间中L通道的值；在LAB色彩空间中，将输入图像B(x,y)的色彩值B_A(x,y)、B_B(x,y)传输到灰度的烙画艺术效果图像中：$\left\{\begin{array}{c}{O}_L(x,y)=P(x,y)\\ O_A(x,y)=B_A(x,y)\\ O_B(x,y)=B_B(x,y)\end{array}\right.$式中，(x,y)表示某一象素位置，B_A(x,y)、B_B(x,y)表示输入图像B(x,y)在LAB色彩空间中A通道和B通道的值，O_L(x,y)、O_A(x,y)、O_B(x,y)表示最终的烙画艺术效果图像在LAB色彩空间中L、B、A通道的值，将O_L(x,y)、O_A(x,y)、O_B(x,y)从LAB色彩空间转换回RGB色彩空间，获得最终的线条增强的烙画艺术效果图像O(x,y)。