CN101398930B - 一种交互式编辑的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交互式编辑的方法，用于阴影编辑或者高光编辑，其特征在于，包括如下步骤：对数据库中所有图像进行Lab分解后，构建线性光照空间；计算并获取非线性光照空间；将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像，并确定第一编辑图像中的第一区域；计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中对应的图像作为第二编辑图像；在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小对应的第二区域；通过计算第二区域的边界确定第三区域；对第三区域进行强度和柔和度调节；将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。

Description

一种交互式编辑的方法和系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种交互式阴影编辑或者高光编辑的方法和系统。 

背景技术

随着现在照相机等图像采集设备的普遍推广，人们可以越来越方便的得到各种生活照，但是要想得到具有如舞台灯光或者电影、摄影工作室等特殊光照条件下的艺术效果图像却不是单单一个数码相机就可以做到的。为了能够对人脸进行基于图像的既具有一定真实感又具有很强艺术效果的渲染操作，阴影和高光等特殊光照效果是关键一环。 

在图形学中对这一问题进行研究的大量工作基本可分为两类不同的算法。第一类是图形学中正向渲染的过程，已知场景布局，各物体的几何及材质，光源的位置及性质等，利用光线跟踪等方法进行渲染操作，这样由于物体间遮挡或物体本身几何性质所产生的阴影以及由于物体表面材质引起的高光都是完全确定的，使用蒙特卡洛采样的方法得到该场景的阴影图像，并建立其对应的阴影函数，控制该函数中的各参数就可以得到不同的强度，柔和度，大小，形状等的阴影编辑效果，使用本方法虽然复杂形状的阴影适用，但前提是场景，几何，光照等信息都已知。第二类是完全基于2D图像的阴影编辑方法，首先要求用户交互给出初始的近似阴影边界，然后通过迭代优化的方法，将其拟合到通用的阴影边界模型上去。该方法主要适用于纹理图像上的阴影操作，因为其最本质算法是利用阴影边界模型将阴影边界和纹理在梯度域上进行分离，然后保持纹理信息不变，修改阴影边界模型，将修改后的阴影边界模型和原纹理模型在梯度域上叠加并进行梯度域上的图像重建。本方法只能但是其只能处理边界简单的阴影，同时需要用户给出初始阴影边界。上述两种方法都需要对阴影进行模型的建立，并通过控制阴影模型来进行不同的编辑效果；而且现有的对图像阴影编辑的方法在场景、几何、光照等信息未知的情况下对边界复杂的图像则束手无策。 

目前迫切需要解决的问题是提供一种图像阴影编辑处理的方法，可以在场景、几何、光照等信息未知的情况下对边界复杂的图像进行强度，柔和度等效果的编辑；并且不需要对阴影建立模型，并通过控制阴影模型来进行不同的编辑效果。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种交互式阴影编辑的方法和系统，能够在场景、几何、光照等信息未知的情况下对图像进行阴影和高光的编辑，并且对图像进行阴影编辑不需要建立阴影模型。 

为了解决上述问题，本发明公开了一种交互式编辑的方法，用于阴影编辑或者高光编辑，包括如下步骤： 

对数据库中所有图像进行Lab分解，提出所有图像的光照成分，构建光照空间，对光照空间进行线性降维，得到线性光照空间； 

计算数据库中各图像的光照成分和线性部分的差值得到数据库中各图像的非线性光照，数据库中所有图像的非线性光照构成非线性光照空间； 

将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像，并依据用户交互给出的待编辑区域位置得到第一编辑图像中的第一区域； 

计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中对应的图像作为第二编辑图像； 

在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小相同的第二区域； 

计算第二区域的边界，第二区域的内部区域构成第三区域； 

对第三区域进行强度和柔和度调节； 

将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。 

优选的，当公开的方法用于阴影编辑时，所述计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，包括如下步骤： 

对第一编辑图像中所有的点赋值； 

将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并降序排列； 

在非线性光照降序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

优选的，当公开的方法用于高光编辑时，所述计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，包括如下步骤： 

对第一编辑图像中所有的点赋值； 

将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并升序排列； 

在非线性光照升序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

优选的，所述确定第一编辑图像中的第一区域，包括如下步骤： 

在第一编辑图像中选择第四区域； 

取以第四区域边界上的每个点为圆心，半径为r的圆的集合同第四编辑区域的并集为第一区域，所述r为5-10个像素单位。 

优选的，所述对第一编辑图像中所有的点赋值，包括如下步骤： 

对第一编辑图像中所有属于第四区域中的点赋值为1； 

对第一编辑图像中所有属于第一区域但不属于第四区域的点赋值为-1； 

对第一编辑图像中所有不属于第一区域的点赋值为0。 

优选的，所述计算第二区域的边界，包括如下步骤： 

对第二编辑图像中所有的点赋值； 

确定第二编辑图像中每个点的邻域； 

找出符合预置规则的邻域； 

以这些满足预置要求的邻域构成边界区域； 

对边界区域进行细化，得到第二区域的边界。 

优选的，所述对第二编辑图像中所有的点赋值，包括如下步骤： 

对第二编辑图像中所有属于第二区域中的点赋值为1； 

对第二编辑图像中所有不属于第二区域的点赋值为-1。

优选的，找出符合预置规则的邻域中所述的预置规则是指：邻域内所有正值的点占邻域内所有的点的百分比为45％-55％。 

优选的，所述对第三区域进行柔和度的调节包括如下步骤： 

确定以第二区域边界为中心，宽度为R的第一带状区域，所述R为5-10个像素单位； 

对第一带状区域进行高斯滤波。 

优选的，所述将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，包括如下步骤： 

将经过强度和柔和度调节后的第三区域复制到第一编辑图像上的对应位置，并用经过强度和柔和度调节后的第三区域的亮度值同第一编辑图像上相应位置的亮度值相加，将得到的值替换第一编辑图像上相应位置的亮度值； 

将经过柔和度处理的第一带状区域分别向内、外各扩展n个像素单位宽度，得到第二带状区域，所述n取5-10； 

将第二带状区域的内边界赋值为1，第二带状区域的外边界赋值为0； 

利用泊松方程求出的第二带状区域内所有点的值构成柔化掩模； 

将柔化掩模同第二编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相乘，之后再同第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相加，得到第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值； 

用得到的第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值替换第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的原值。 

本发明还公开了一种交互编辑的系统，用于阴影编辑或者高光编辑，包括： 

获取模块，用于获取存有不同主体在不同光照下的大规模图像的数据库；线性光照单元，对数据库中所有图像进行Lab分解，提出所有图像的光照成分，构建光照空间，对光照空间进行线性降维，得到线性光照空间； 

非线性光照单元，计算数据库中各图像的光照成分和线性部分的差值得到数据库中各图像的非线性光照，数据库中所有图像的非线性光照构成非线性光照空间； 

分解单元，用于将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像； 

第一选择单元，用于并依据用户交互给出的待编辑区域位置得到第一编辑 图像中的第一区域； 

第二选择单元，用于计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中相同的图像作为第二编辑图像； 

第三选择单元，用于在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小对应的第二区域； 

第四选择单元，用于计算第二区域的边界，第二区域的内部区域构成第三区域； 

调节单元，用于对第三区域进行强度和柔和度调节； 

融合单元，用于将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。 

优选的，当公开的系统用于阴影编辑时，所述第二选择单元包括： 

第一赋值子单元，用于对第一编辑图像中所有的点赋值； 

第一排序子单元，用于将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并降序排列； 

第一匹配子单元，用于在非线性光照降序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

优选的，当公开的系统用于高光编辑时，其特征在于，所述第二选择单元包括： 

第二赋值子单元，用于对第一编辑图像中所有的点赋值； 

第二排序子单元，用于将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并升序排列； 

第二匹配子单元，用于在非线性光照升序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

优选的，所述第四选择单元包括： 

第三赋值子单元，用于对第二编辑图像中所有的点赋值； 

邻域子单元，用于确定第二编辑图像中每个点的邻域； 

第三匹配子单元，用于找出符合预置规则的邻域； 

第一选择子单元，用于以这些满足预置要求的邻域构成边界区域； 

细化子单元，用于对边界区域进行细化，得到第二区域的边界。 

优选的，所述融合单元包括： 

第一替换子单元，用于将经过强度和柔和度调节后的第三区域复制到第一编辑图像上的对应位置，并用经过强度和柔和度调节后的第三区域的亮度值同第一编辑图像上相应位置的亮度值相加，将得到的值替换第一编辑图像上相应位置的亮度值； 

第二选择子单元，用于将经过柔和度处理的第一带状区域分别向内、外各扩展n个像素单位宽度，得到第二带状区域，所述n取5-10； 

第四赋值子单元，将第二带状区域的内边界赋值为1，第二带状区域的外边界赋值为0； 

第一计算子单元，用于利用泊松方程求出的第二带状区域内所有点的值构成柔化掩模； 

第二计算子单元，用于将柔化掩模同第二编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相乘，之后再同第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相加，得到第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值； 

第二替换子单元，用于用得到的第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值替换第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的原值。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

本发明的技术方案中所采用的数据库采集了海量的图像，基于数据库的数据构建非线性光照空间，可以在场景、几何、光照等信息未知的情况下，进行待编辑图像的编辑操作。 

本发明的技术方案中，通过在非线性光照空间中找寻与待编辑区域最匹配的非线性光照，用该非线性光照替换待编辑区域内的亮度值，然后对替换后的区域进行编辑操作，采用这种技术方案克服了现有技术中需要建立阴影模型，并通过控制阴影模型来进行不同的编辑效果的不足。 

附图说明

图1为本发明一种交互式编辑方法实施例的步骤流程图；

图2为本发明一种交互式编辑方法的用于阴影编辑的集体实施例中，计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照的步骤流程图； 

图3为本发明一种交互式编辑方法的另一个实施例中，计算第二区域的边界的步骤流程图； 

图4为本发明一种交互式编辑方法的另一个实施例中，将第三区域同第一编辑图像进行融合操作的步骤流程图； 

图5为本发明一种交互式编辑系统的实施例的结构框图； 

图6为本发明第四选择单元实施例的结构框图； 

图7为本发明融合单元实施例的结构框图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

参考图1，示出了一种交互式编辑方法的实施例，可以包括如下步骤： 

步骤101，对数据库中所有图像进行Lab分解，构建线性光照空间； 

在进行步骤101时，本发明的方法选择的数据库中可以包括有多个人脸在不同光照情况下的图像，首先对数据库中的图像进行处理，得到只反映光照信息的商图作为光照成分。对数据库中所有图像进行Lab分解后，提出所有图像的光照成分，构建光照空间，对光照空间进行线性降维，得到线性光照空间。利用中得到的光照空间对光照分布进行观察分析，发现数据库中的光照分布并非近似流形分布，故在提取光照分布特征时使用线性降维方法更具有普适性和简洁性。 

本发明可以选择使用MDS(多维尺度分析，Multidimensional Scaling)方法对所有光照成分进行线性降维，提出光照特征，利用线性降维得到的光照特征，建立线性光照空间。 

Lab分解用中文表达可以是指亮度-颜色的色彩空间分解，Lab色彩空间是颜色-对立空间，带有维度L表示亮度，a和b表示颜色对立维度，基于 非线性压缩的色彩空间坐标。Lab颜色是以一个亮度分量L及两个颜色分量a和b来表示颜色的，L的取值范围是0-100，a分量代表由绿色到红色的光谱变化，而b分量代表由蓝色到黄色的光谱变化。 

步骤102，构建非线性光照空间； 

从步骤101中的光照空间和线性光照空间，可以得到数据库中所有图像的光照成分和线性部分的值，计算数据库中各图像的光照成分和线性部分的差值得到数据库中各图像的非线性光照，数据库中所有图像的非线性光照构成非线性光照空间； 

步骤103，将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像，并确定第一编辑图像中的第一区域； 

在进行步骤103时，如果是用在阴影编辑时，用户可以通过“阴影刷”作为交互工具，在第一编辑图像上选择想要添加阴影的区域；如果是用在高光编辑时，用户可以通过“高光刷”作为交互工具，在第一编辑图像上选择想要添加高光的区域。 

在本发明方法的另一个实施例中，所述确定第一编辑图像中的第一区域，可以包括如下步骤： 

在第一编辑图像中选择第四区域； 

取以第四区域边界上的每个点为圆心，半径为r的圆的集合同第四编辑区域的并集为第一区域，所述r可以为5-10个像素单位，r的取值为优选值，也可以根据实际情况取其它的值。 

为了便于理解该实施例，在此采用一个例子进行说明，在阴影编辑状态下，用户用阴影刷画出的区域在一张和数据库中光照同样大小的黑底图像I中以白色区域标出，并记为Ω，即第四区域； 

在图像I中，以Ω区域为基础，以Ω区域边界

上的每个点为中心画一个半径为r的白色圆，得到新区域为Ω′，即第一区域。 

步骤104，选择第二编辑图像； 

在进行步骤104时，通过计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中对应的图像作为第二编 辑图像； 

在本发明所述方法的另一个优选实施例中，在进行步骤104时，应用于阴影编辑状态下，所述计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，则可以包括如下步骤： 

步骤201，对第一编辑图像中所有的点赋值； 

步骤202，将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并降序排列； 

步骤203，在非线性光照降序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

在本发明所述方法的另一个优选实施例中，在进行步骤104时，应用于高光编辑状态下，所述计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，则可以包括如下步骤： 

对第一编辑图像中所有的点赋值； 

将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并升序排列； 

在非线性光照升序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

在本发明所述方法的另一个优选实施例中，所述对第一编辑图像中所有的点赋值，可以包括如下步骤： 

对第一编辑图像中所有属于第四区域中的点赋值为1； 

对第一编辑图像中所有属于第一区域但不属于第四区域的点赋值为-1； 

对第一编辑图像中所有不属于第一区域的点赋值为0。 

当然，也可以对第一编辑图像中所有属于第四区域中的点赋值为正值，对第一编辑图像中所有属于第一区域但不属于第四区域的点赋值为负值，对第一编辑图像中所有不属于第一区域的点赋值为0，这里需要注意的是，所赋值的正值和负值应为绝对值相等的值。 

为了便于理解步骤104中所述对第一编辑图像中所有的点赋值以及选择最匹配的非线性光照空间内的非线性光照的过程，在此举例说明：

在阴影编辑状态下，用户可以用阴影刷刷出一块区域，然后将用户用阴影刷画出的区域在一张和数据库中光照同样大小的黑底图像I中以白色区域标出，并记为Ω。在图像I中，以Ω区域为基础，以Ω区域边界上的每个点为中心画一个半径为r的白色圆，得到新区域为Ω′。图像I中，进行如下赋值操作： 

{I(p_i)＝1|p_i∈Ω}  $\{I\left(p_j\right)=-1|p_j\∉\mathrm{\Ω}\∩p_j\∈\mathrm{\Ω}\′\}$

$\{I\left(p_k\right)=0|p_k\∉\mathrm{\Ω}\′\}$

这样就得到了Mask图像，将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点即Mask图像中所有的点，然后逐像素求和并降序排列，并将最匹配的前5个非线性光照成分反馈给用户，用户收到的5个非线性光照成分的反馈即该5个非线性光照成分在数据库中对应的5张图像，用户可以选择其中一张图像作为编辑的基础，选择出来的图像即为在步骤105中的第二编辑图像。 

步骤105，在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小对应的第二区域； 

步骤106，通过计算第二区域的边界确定第三区域； 

参考图3，示出了在本发明的方法另一个优选实施例，在该实施例中，所述计算第二区域的边界，可以包括如下步骤： 

步骤301，对第二编辑图像中所有的点赋值； 

步骤302，确定第二编辑图像中每个点的邻域； 

步骤303，找出符合预置规则的邻域； 

步骤304，以这些满足预置要求的邻域构成边界区域； 

步骤305，对边界区域进行细化，得到第二区域的边界。 

在进行步骤301时，本发明的另一个优选实施例中，对第二编辑图像中所有的点赋值，可以包括如下步骤 

对第二编辑图像中所有属于第二区域中的点赋值为1； 

对第二编辑图像中所有不属于第二区域的点赋值为-1。 

当然也可以也可以对第二编辑图像中所有属于第二区域中的点赋值为正值，对第二编辑图像中所有不属于第二区域的点赋值为负值，所赋值的正值和 负值应为绝对值相等的值。 

在进行步骤302时，确定的每个点的邻域，可以采用如下方法：以该点为中心，5个像素单位^*5个像素单位的正方形区域即为该点邻域，取5个像素单位是根据经验的一个优选值，当然也可以是其它的正值长度的方形区域。 

在进行步骤303时，所述预置规则可以为：邻域内所有正值的点占邻域内所有的点的百分比为45％-55％。 

在进行步骤305时，所述对边界区域的细化，可以将边界细化为一个像素宽度的边界。 

得到了细化的第二区域的边界之后，选择第三区域时，将得到的第二区域的边界包括在第三区域中。 

步骤107，对第三区域进行强度和柔和度调节； 

进行强度的调节时，将第三区域乘以强度系数B，在进行阴影编辑状态下，若要加强阴影就令B>1，否则令B<1，根据要调节的强度，可以选择B的大小；在进行高光编辑状态下，若要加强高光就令B>1，否则令B<1，根据要调节的强度，可以选择B的大小。 

在本发明的另一个优选实施例中，给出了第三区域进行柔和度的调节，可以包括如下步骤： 

确定以第二区域边界为中心，宽度为R的第一带状区域，所述R为5-10个像素单位，这是根据经验取的一个优选的值，当然R的值也可以其它正值。 

对第一带状区域进行高斯滤波。 

所述确定第一带状区域时，可以以第二区域边界上的每个点为中心画半径为R/2的圆，所有的这些圆的组合就可以得到宽度为R的第一带状区域； 

在对第一带状区域进行高斯滤波时，可以根据要调节的柔和度的大小，选择高斯滤波的大小，在阴影编辑状态或者高光编辑状态下，若要加强柔和度就取较大的高斯滤波的值。 

步骤108，将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。 

参考图4，示出了将第三区域同第一编辑图像进行融合操作的一个优选实 施例，具体可以包括如下的步骤： 

步骤401，将第三区域复制到第一编辑图像； 

在进行步骤401时，将经过强度和柔和度调节后的第三区域复制到第一编辑图像上的对应位置；并用经过强度和柔和度调节后的第三区域的亮度值同第一编辑图像上相应位置的亮度值相加，将得到的值替换第一编辑图像上相应位置的亮度值； 

步骤402，将经过柔和度处理的第一带状区域分别向内、外各扩展n个像素单位宽度，得到第二带状区域； 

在进行步骤402时，所述n可以取值为5-10。 

步骤403，将第二带状区域的内边界赋值为1，第二带状区域的外边界赋值为0； 

在进行步骤403时，所述的第二带状区域的内边界是指，第一带状区域向内扩展n个像素单位宽度后得到的边界，所述的第二带状区域的外边界是指，第一带状区域向外扩展n个像素单位宽度后得到的边界。 

步骤404，利用泊松方程求出的第二带状区域内所有点的值构成柔化掩模； 

进行步骤404时，根据实际应用的情况，采用泊松方程求解，可以保证第二带状区域的柔化度呈逐渐变化的一个状态，使得在进行融合时，得到的柔和效果更加自然，不显生硬。 

步骤405，得到第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值； 

在进行步骤405时，将柔化掩模同第二编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相乘，之后再同第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相加，得到第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值； 

步骤406，用得到的第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值替换第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的原值。 

融合操作完毕，即将经过Lab分解的待编辑图像的L，即亮度分量替换为经过编辑得到的新的亮度分量，然后再进行Lab分解的逆操作过程，也就是在知道了新的亮度分量和原来的a、b的值，就可以组合成为编辑完毕的图像。

参考图5，示出了一种交互式编辑系统的实施例，可以包括： 

线性光照单元501，用于对数据库中所有图像进行Lab分解，提出所有图像的光照成分，构建光照空间，对光照空间进行线性降维，得到线性光照空间； 

非线性光照单元502，用于计算数据库中各图像的光照成分和线性部分的差值得到数据库中各图像的非线性光照，数据库中所有图像的非线性光照构成非线性光照空间； 

分解单元503，用于将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像； 

第一选择单元504，用于在第一编辑图像中选择第一区域； 

第二选择单元505，用于计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中对应的图像作为第二编辑图像； 

第三选择单元506，用于在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小对应的第二区域； 

第四选择单元507，用于通过计算第二区域的边界确定第三区域； 

调节单元508，用于对第三区域进行强度和柔和度调节； 

融合单元509，用于将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。 

线性光照单元501，对数据库中所有图像进行Lab分解后，提出所有图像的光照成分，构建线性光照空间；非线性光照单元502，根据线性光照单元501构建的线性光照空间，将数据库中所有图像的光照成分投影到线性光照空间，得到各图像的线性部分，计算数据库中各图像的光照成分和线性部分的差值得到数据库中各图像的非线性光照，数据库中所有图像的非线性光照构成非线性光照空间。分解单元503，用于将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像；第一选择单元504根据分解单元输入的经过Lab分解的第一编辑图像后，在第一编辑图像中选择第一区域，第二选择单元505，根据在第一选择单元504选择的第一区域的基础上计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中对应的图像作为第二编辑图 像；第三选择单元506，接收第二选择单元505传来的第二编辑图像并在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小对应的第二区域；第四选择单元507，根据第三单元506选择的第二区域，通过计算第二区域的边界确定第三区域。调节单元508根据第四选择单元507选择的第三区域，对该第三区域进行进行强度和柔和度调节，融合单元509，将经过调节单元508处理过的第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。 

图5所示的系统用于阴影编辑时，图5所示系统中的第二选择单元505可以包括如下子单元： 

第一赋值子单元，用于对第一编辑图像中所有的点赋值； 

第一排序子单元，用于将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并降序排列； 

第一匹配子单元，用于在非线性光照降序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

图5所示的系统用于高光编辑时，图5所示系统中的第二选择单元505可以包括如下子单元： 

第二赋值子单元，用于对第一编辑图像中所有的点赋值； 

第二排序子单元，用于将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并升序排列； 

第二匹配子单元，用于在非线性光照升序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。 

参考图6，示出了第四选择单元实施例的结构框图，图5所示系统中的第四选择单元507可以包括如下子单元： 

第三赋值子单元601，用于对第二编辑图像中所有的点赋值； 

邻域子单元602，用于确定第二编辑图像中每个点的邻域； 

第三匹配子单元603，用于找出符合预置规则的邻域； 

第一选择子单元604，用于以这些满足预置要求的邻域构成边界区域； 

细化子单元605，用于对边界区域进行细化，得到第二区域的边界。 

参考图7，示出了融合单元实施例的结构框图，图5所示系统中的融合单 元可以包括如下子单元： 

第一替换子单元701，用于将经过强度和柔和度调节后的第三区域复制到第一编辑图像上的对应位置，并用经过强度和柔和度调节后的第三区域的亮度值同第一编辑图像上相应位置的亮度值相加，将得到的值替换第一编辑图像上相应位置的亮度值； 

第二选择子单元702，用于将经过柔和度处理的第一带状区域分别向内、外各扩展n个像素单位宽度，得到第二带状区域，所述n为5-10； 

第四赋值子单元703，用于将第二带状区域的内边界赋值为1，第二带状区域的外边界赋值为0； 

第一计算子单元704，用于利用泊松方程求出的第二带状区域内所有点的值构成柔化掩模； 

第二计算子单元705，用于将柔化掩模同第二编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相乘，之后再同第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相加，得到第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值； 

第二替换子单元706，用于用得到的第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值替换第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的原值。 

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种交互式编辑的方法，用于阴影编辑或者高光编辑，其特征在于，包括如下步骤：

对数据库中所有图像进行Lab分解，提出所有图像的光照成分，构建光照空间，对光照空间进行线性降维，得到线性光照空间；

计算数据库中各图像的光照成分和线性部分的差值得到数据库中各图像的非线性光照，数据库中所有图像的非线性光照构成非线性光照空间；

将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像，并依据用户交互给出的待编辑区域位置得到第一编辑图像中的第一区域；

计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中对应的图像作为第二编辑图像；

在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小相同的第二区域；

计算第二区域的边界，第二区域的内部区域构成第三区域；

对第三区域进行强度和柔和度调节；

将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，用于阴影编辑时，其特征在于，所述计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，包括如下步骤：

对第一编辑图像中所有的点赋值；

将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并降序排列；

在非线性光照降序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。

3.根据权利要求1所述的方法，用于高光编辑时，其特征在于，所述计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，包括如下步骤：

对第一编辑图像中所有的点赋值； 

4.45％-55％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对第三区域进行柔和度的调节包括如下步骤：

确定以第二区域边界为中心，宽度为R的第一带状区域，所述R为5-10个像素单位；

对第一带状区域进行高斯滤波。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，包括如下步骤：

将经过强度和柔和度调节后的第三区域复制到第一编辑图像上的对应位置，并用经过强度和柔和度调节后的第三区域的亮度值同第一编辑图像上相应位置的亮度值相加，将得到的值替换第一编辑图像上相应位置的亮度值；

将经过柔和度处理的第一带状区域分别向内、外各扩展n个像素单位宽度，得到第二带状区域，所述n取5-10；

将第二带状区域的内边界赋值为1，第二带状区域的外边界赋值为0；

利用泊松方程求出的第二带状区域内所有点的值构成柔化掩模；

将柔化掩模同第二编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相乘，之后再同第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相加，得到第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值；

用得到的第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值替换第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的原值。

7.一种交互编辑的系统，用于阴影编辑或者高光编辑，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取存有不同主体在不同光照下的大规模图像的数据库；线性光照单元，对数据库中所有图像进行Lab分解，提出所有图像的光照成分，构建光照空间，对光照空间进行线性降维，得到线性光照空间；

非线性光照单元，计算数据库中各图像的光照成分和线性部分的差值得到数据库中各图像的非线性光照，数据库中所有图像的非线性光照构成非线性光照空间； 

分解单元，用于将待编辑图像进行Lab分解得到第一编辑图像；

第一选择单元，用于并依据用户交互给出的待编辑区域位置得到第一编辑图像中的第一区域；

第二选择单元，用于计算并选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照，并用该非线性光照在数据库中相同的图像作为第二编辑图像；

第三选择单元，用于在第二编辑图像上选择与第一区域形状、大小对应的第二区域；

第四选择单元，用于计算第二区域的边界，第二区域的内部区域构成第三区域；

调节单元，用于对第三区域进行强度和柔和度调节；

融合单元，用于将第三区域同第一编辑图像进行融合操作，得到编辑完毕的图像。

8.根据权利要求11所述的系统，用于阴影编辑时，其特征在于，所述第二选择单元包括：

第一赋值子单元，用于对第一编辑图像中所有的点赋值；

第一排序子单元，用于将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并降序排列；

第一匹配子单元，用于在非线性光照降序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。

9.根据权利要求11所述的系统，用于高光编辑时，其特征在于，所述第二选择单元包括：

第二赋值子单元，用于对第一编辑图像中所有的点赋值；

第二排序子单元，用于将非线性光照空间内所有的非线性光照乘以第一编辑图像中赋值后的点，然后对非线性光照逐像素求和并升序排列；

第二匹配子单元，用于在非线性光照升序排列的序列前段中选择与第一区域亮度值最匹配的非线性光照空间内的非线性光照。

10.根据权利要求11、12或13所述的系统，其特征在于，所述第四选择单元包括：

第三赋值子单元，用于对第二编辑图像中所有的点赋值；

邻域子单元，用于确定第二编辑图像中每个点的邻域；

第三匹配子单元，用于找出符合预置规则的邻域；

第一选择子单元，用于以这些满足预置要求的邻域构成边界区域；

细化子单元，用于对边界区域进行细化，得到第二区域的边界。

11.根据权利要求11、12或13所述的系统，其特征在于，所述融合单元包括：

第一替换子单元，用于将经过强度和柔和度调节后的第三区域复制到第一编辑图像上的对应位置，并用经过强度和柔和度调节后的第三区域的亮度值同第一编辑图像上相应位置的亮度值相加，将得到的值替换第一编辑图像上相应位置的亮度值；

第二选择子单元，用于将经过柔和度处理的第一带状区域分别向内、外各扩展n个像素单位宽度，得到第二带状区域，所述n取5-10；

第四赋值子单元，将第二带状区域的内边界赋值为1，第二带状区域的外边界赋值为0；

第一计算子单元，用于利用泊松方程求出的第二带状区域内所有点的值构成柔化掩模；

第二计算子单元，用于将柔化掩模同第二编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相乘，之后再同第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值相加，得到第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值；

第二替换子单元，用于用得到的第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的值替换第一编辑图像上与第二带状区域位置对应的点的原值。

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