CN101778190B - 数字影像的肤色调整方法 - Google Patents

Abstract

一种数字影像的肤色调整方法，对输入影像的肌肤颜色作调整，调整方法包括：加载输入影像；对输入影像执行肤色侦测程序，产生相应输入影像大小的肤色机率图；提供色相与饱和度查找表；对输入影像执行肤色重制程序，根据色相与饱和度查找表对输入影像的每一像素值查找出色度像素值，产生第一影像，利用肤色机率图调整第一影像的每一个像素值，产生第二影像；对第二影像执行肤色平滑处理程序，并产生第三影像；进行影像混合程序，对输入影像与第三影像的每一像素值依据混合比例进行混合，并产生目标影像。本发明中利用肤色机率图对输入影像进行肤色的比对，对肤色以外的干扰进行去除，借以提高数字影像中被摄人物的肌肤完整性。

Description

数字影像的肤色调整方法

技术领域

本发明关于一种影像处理方法，特别关于一种数字影像中的被摄人物的肤色调整方法。

背景技术

随着数字相机的发展，使得摄影不再是昂贵的消费。使用者可以随意的拍摄所要的影像，用以记录值得纪念的一刻或景象。尤其是拍摄人物更是许多摄影者的重点之一。可是在拍摄的过程中，被摄者也许因为脸上的班点、灰尘或细纹等因素，影响阅读者对所拍摄的数字影像的观感。

为解决此一问题，虽然可以利用数字影像编辑软件来对数字影像进行细部的编辑。但是并非一般的使用者都对影像编辑软件熟稔，因此也造成使用者的入门门坎的提高。另一种方式是利用提高影像的柔化，这样虽然可以将上述的色块部分的颜色稀释。但是柔化处理系针对数字影像的整体进行处理。因此对于数字影像中不需要调整的地方也会被柔化处理。这样一来，导致数字影像的观感降低。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种数字影像的肤色调整方法，对输入影像的肌肤颜色作调整。

为达上述目的，本发明所揭露的一种数字影像的肤色调整方法包括以下步骤：加载输入影像Imgoriginal；对输入影像Imgoriginal执行肤色侦测程序，产生相应输入影像Imgoriginal大小的肤色机率图Sp；提供色相与饱和度查找表；对输入影像执行肤色重制程序，根据色相与饱和度查找表LUT_Color对输入影像的每一像素值查找出色度像素值，产生第一影像Img1，利用肤色机率图调整第一影像Img1的每一个像素值，产生第二影像Img2；对第二影像Img2执行肤色平滑处理程序，并产生第三影像Img3；进行影像混合程序，对输入 影像Imgoriginal与第三影像Img3的每一像素值依据混合比例进行混合，并产生目标影像Imgtar。

本发明提供一种对数字影像的肌肤颜色进行美化处理，特别是对被摄人物的脸部肌肤。在本发明中利用肤色机率图对输入影像进行肤色的比对，对于肤色以外的干扰(特别是黑斑、灰尘或非肌肤颜色的影像)进行去除，借以提高数字影像中被摄人物的肌肤完整性。使得数字影像中的被摄人物可以更加的美观。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的运作流程示意图；

图2为在步骤S140的根据色相与饱和度查找表查找出相应颜色的色度像素值示意图；

图3为在步骤S140的利用肤色机率图调整第一影像示意图；

图4为步骤S150中执行肤色平滑处理程序；

图5为步骤S160中执行影像混合程序；

图6为本发明的运作架构示意图。

其中，附图标记

710    输入影像Imgoriginal

720    肤色侦测程序

730    肤色重制程序

740    肤色平滑处理程序

750    影像混合程序

760    目标影像Imgtar

Y      亮度影像

Cb     蓝色色度影像

Cr     红色色度影像

具体实施方式

本发明运用于具有影像处理的电子装置，例如个人计算机、数字相机、数字相框等，但非仅限于上述例子，在此先行说明。请参考图1所示，其为本发明的运作流程示意图。本发明包括以下步骤：

加载输入影像Imgoriginal(步骤S110)，在输入影像Imgoriginal中至少包括有亮度影像Y、蓝色色度影像Cb与红色色度影像Cr；

对输入影像Imgoriginal执行肤色侦测程序(步骤S120)，产生相应输入影像Imgoriginal大小的肤色机率图Sp；

提供色相与饱和度查找表(步骤S130)；

对输入影像执行肤色重制程序(步骤S140)，其根据色相与饱和度查找表LUT Color对输入影像的每一像素值查找出相应颜色的色度像素值，用以产生第一影像Img1，并利用肤色机率图Sp调整第一影像Img1中的每一个像素值，产生第二影像Img2；

对第二影像Img2执行肤色平滑处理程序(步骤S150)，并产生第三影像Img3；

进行影像混合程序(步骤S160)，其对输入影像Imgoriginal与第三影像Img3的每一像素值依据相应的混合比例进行混合，并产生目标影像Imgtar。

在步骤S120中的肤色侦测程序，根据人类肤色在色彩空间中涵盖特定的区域，依据本发明的较佳实施例可以利用高斯函数或查找表建立一肤色机率模型，再利用此一肤色机率模型进行侦测，找出所输入的数字影像中哪些像素颜色是属于肤色，进而从肤色侦测程序建立出相应的肤色机率图。其中肤色机率图的值域由0～255。在肤色机率图中的数值愈高者表示愈接近肤色，反之亦然。

请参考图2所示，其为在步骤S140的根据色相与饱和度查找表LUT_Color查找出相应颜色的色度像素值示意图，其中更包括以下步骤：

从输入影像Imgoriginal中选取一选择像素(步骤S141)；

根据选择像素的所在位置从蓝色色度影像Cb与红色色度影像Cr中分别取出蓝色色度像素值与红色色度像素值(步骤S142)；

对蓝色色度影像利用蓝色色度像素值与红色色度像素值查找色相与饱和度查找表LUT_Color，用以产生第一蓝色色度影像Cb_a(步骤S143)，其中Cb_a＝LUT_Color[Cb][Cr](式1)；

对红色色度影像利用蓝色色度像素值Cb与红色色度像素值Cr查找色相与饱和度查找表，用以产生第一红色色度影像Cr_a(步骤S144)，其中Cr_a＝LUT_Color[Cr][Cb](式2)；

利用亮度影像Y、第一蓝色色度影像Cba与第二红色色度影像Cr_a生成第一影像Img1(步骤S145)。

请参考图3所示，其为在步骤S140的利用肤色机率图调整第一影像示意图，其中更包括以下步骤：

取得第一蓝色色度影像Cb_a与第一红色色度影像Cr_a(步骤S146)；

根据肤色机率图Sp分别对第一蓝色色度影像Cb_a与蓝色色度影像Cb中的每一像素进行相应比例的计算，再输出第二蓝色色度影像Cb_c(步骤S147)，其中

Cb_c(x，y)＝Sp(x，y)×Cb_a(x，y)+(255-Sp(x，y)×Cb(x，y))(式3)，(x，y)为像素的位置坐标；

根据肤色机率图Sp分别对第一红色色度影像Cr_a与红色色度影像Cr中的每一像素进行相应比例的计算，再输出第二红色色度影像Cr_c(步骤S148)，其中

Cr_c(x，y)＝Sp(x，y)×Cr_a(x，y)+(255-Sp(x，y)×Cr(x，y))(式4)，(x，y)为像素的位置坐标；

根据第二蓝色色度影像Cb_c与第二红色色度影像Cr_c，产生第二影像Img2(步骤S149)。

请参考图4所示，其为步骤S150中执行肤色平滑处理程序示意图，其包括以下步骤：

设定选取窗口(步骤S151)，并且以不重迭的方式对上述影像逐次选取区域。选取窗口用以选择亮度影像Y、第二蓝色色度影像Cb_c与第二红色色度影像Cr_c中相同位置且相同像素阵列大小的区域；

利用选取窗口分别对亮度影像Y、第二蓝色色度影像Cb_c与第二红色色度影像Cr_c所选择的影像区域通过滤波器处理，分别产生第三影像Img3中的第二亮度影像Y_LP、第三蓝色色度影像Cb_LP与第三红色色度影像Cr_LP(步骤S152)，

其中

$Y_{\mathrm{LP}}(x,y)=\frac{\mathrm{\ΣY}(i.j)}{N}$ (式5)

${\mathrm{Cb}}_{\mathrm{LP}}(x,y)=\frac{\mathrm{\Σ}{\mathrm{Cb}}_c(i.j)}{N}$ (式6)

${\mathrm{Cr}}_{\mathrm{LP}}(x,y)=\frac{\mathrm{\Σ}{\mathrm{Cr}}_c(i.j)}{N}$ (式7)，

(x，y)为像素的位置坐标；N为选取窗口中的像素个数。滤波器的较佳实施可以采用低通滤波器(Low-pass Filter)或非线性滤波器(Nonlinear Filter)柔化处理。

在本发明中并未限定选取窗口的大小，选取窗口的大小可以是3*3像素阵列或是5*5像素阵列。选取窗口大小根据输入影像的大小或处理硬件的速度所决定。当选取窗口越大时，可以缩短处理时间，但是会降低对影像的肤色处理质量；反之，当选取窗口越小时，虽然可以提高肤色的处理质量，但是移动选取窗口需耗费更多的处理时间。

请参考图5所示，其为步骤S160中在行影像混合程序示意图，其中更包括以下步骤：

提供混合比例α(步骤S161)；

将亮度影像Y与第二亮度影像Y_LP中的每一相应位置的像素值根据混合比例α进行混合，并产生目标亮度影像Y_o(步骤S162)，其中

Y_o(x，y)＝α×Y(x，y)+(1-α)×Y_LP(x，y))(式8)；

将第一蓝色色度影像Cb_a与第三蓝色色度影像Cb_LP中的每一相应位置的像素值根据混合比例α进行混合，并产生目标蓝色色度影像Cb_o(步骤S163)，其中

Cb_o(x，y)＝α×Cb(x，y)+(1-α)×Cb_LP(x，y))(式9)；

将第一红色色度影像Cr_a与第三红色色度影像Cr_LP中的每一相应位置的像素值根据混合比例进行混合，并产生目标红色色度影像Cr_o(步骤S164)，其中

Cr_o(x，y)＝α×Cr(x，y)+(1-α)×Cr_LP(x，y))(式10)；

根据目标亮度影像Y_o、目标蓝色色度影像Cb_o与目标红色色度影像Cr_o生成目标影像Imgtar(步骤S165)。

在(式8)、(式9)与(式10)中，当输入影像中的肤色部分越显著时，混合比 例α则会越低，使得原图可以保留较多的肤色部分；反之，若是在经过肤色机率图推估后，会将被误认为非肤色像素进行调整。此时会将原图(非肤色像素)的比重调低，并拉高Y_LP、Cb_LP与Cr_LP的比重，借以将颜色调整更接近肤色。

为更清楚说明本发明的运作架构，请参考图6所示，其为本发明的运作架构示意图。在本发明的架构中包括有肤色侦测程序720、肤色重制程序730、肤色平滑处理程序740与影像混合程序750，并请同时配合图1～图5。首先，将输入影像Imgoriginal 710执行肤色侦测程序720，得到第一蓝色色度影像Cb_a与第二红色色度影像Cr_a。接着，将第一蓝色色度影像Cb_a与第二红色色度影像Cr_a通过肤色重制程序730处理，用已产生第二蓝色色度影像Cb_c与第二红色色度影像Cr_c。利用选取窗口分别对亮度影像Y、第二蓝色色度影像Cb_c与第二红色色度影像Cr_c所选择的影像区域通过滤波器处理，分别产生第三影像Img3中的第二亮度影像Y_LP、第三蓝色色度影像Cb_LP与第三红色色度影像Cr_LP。将第二亮度影像Y_LP、第三蓝色色度影像Cb_LP与第三红色色度影像Cr_LP分别根据混合比例α与亮度影像Y、第一蓝色色度影像Cb_a与第一红色色度影像Cr_a进行混合。最后，利用所产生的目标亮度影像Y_o、目标蓝色色度影像Cb_o与目标红色色度影像Cr_o生成目标影像Imgtar760。

本发明提供一种对数字影像的肌肤颜色进行美化处理，特别是对被摄人物的脸部肌肤。在本发明中利用肤色机率图对输入影像进行肤色的比对，对于肤色以外的干扰(特别是黑斑、灰尘或非肌肤颜色的影像)进行去除，借以提高数字影像中被摄人物的肌肤完整性。使得数字影像中的被摄人物可以更加的美观。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种数字影像的肤色调整方法，其用以对一输入影像的肌肤颜色作调整，其特征在于，该调整方法包括以下步骤：

加载该输入影像Imgoriginal；

对该输入影像Imgoriginal执行一肤色侦测程序，产生相应该输入影像Imgoriginal大小的一肤色机率图Sp；

提供一色相与饱和度查找表LUT_Color；

对该输入影像执行一肤色重制程序，其系根据该色相与饱和度查找表LUT_Color对该输入影像的每一像素值查找出相应颜色的色度像素值，用以产生一第一影像Img1，并利用该肤色机率图Sp调整该第一影像Img1中的每一个像素值，产生一第二影像Img2；

对该第二影像Img2执行一肤色平滑处理程序，并产生一第三影像Img3；以及

进行一影像混合程序，其系对该输入影像Imgoriginal与该第三影像Img3的每一像素值依据相应的混合比例进行混合，并产生一目标影像Imgtar；

在利用该肤色机率图Sp调整该第一影像Img1中的每一像素值中更包括以下步骤：

取得第一蓝色色度影像Cb_a与第一红色色度影像Cr_a；

根据该肤色机率图Sp分别对该第一蓝色色度影像Cb_a与蓝色色度影像Cb中的每一像素进行相应比例的计算，再输出一第二蓝色色度影像Cb_c，其中Cb_c(x，y)＝Sp(x，y)×Cb_a(x，y)+(255-Sp(x，y)×Cb(x，y))，(x，y)为像素的位置坐标；

根据该肤色机率图Sp分别对该第一红色色度影像Cr_a与红色色度影像Cr中的每一像素进行相应比例的计算，再输出一第二红色色度影像Cr_c，其中Cr_c(x，y)＝Sp(x，y)×Cr_a(x，y)+(255-Sp(x，y)×Cr(x，y))，(x，y)为像素的位置坐标；以及

根据该第二蓝色色度影像Cb_c与该第二红色色度影像Cr_c，产生一第二影像Img2。

2.根据权利要求1所述的数字影像的肤色调整方法，其特征在于，在该输入影像Imgoriginal中至少包括有一亮度影像Y、一蓝色色度影像Cb与一红色色度影像Cr。

3.根据权利要求2所述的数字影像的肤色调整方法，其特征在于，查找该色相与饱和度查找表中更包括以下步骤：

从该输入影像Imgoriginal中选取一选择像素；

根据该选择像素的所在位置从该蓝色色度影像Cb与该红色色度影像Cr中分别取出一蓝色色度像素值与一红色色度像素值；

对该蓝色色度影像利用该蓝色色度像素值与该红色色度像素值查找该色相与饱和度查找表LUT_Color，用以产生一第一蓝色色度影像Cb_a，其中Cb_a＝LUT_Color[Cb][Cr]；

对该红色色度影像利用该蓝色色度像素值与该红色色度像素值查找该色相与饱和度查找表，用以产生一第一红色色度影像Cr_a，其中Cr_a＝LUT_Color[Cr][Cb]；以及

利用该亮度影像Y、该第一蓝色色度影像Cb_a与该第一红色色度影像Cr_a生成该第一影像Img1。

4.根据权利要求1所述的数字影像的肤色调整方法，其特征在于，执行该肤色平滑处理程序中更包括以下步骤：

设定一选取窗口，其用以选择上述各影像中相同位置且相同像素阵列大小的区域；以及

利用该选取窗口分别对亮度影像Y、该第二蓝色色度影像Cb_c与该第二红色色度影像Cr_c所选择的影像区域通过一滤波器处理，分别产生该第三影像Img3中的一第二亮度影像Y_LP、一第三蓝色色度影像Cb_LP与一第三红色色度影像Cr_LP，其中

$U_{\mathrm{LP}}(x,y)=\frac{\mathrm{\ΣY}(i.j)}{N}$

${\mathrm{Cb}}_{\mathrm{LP}}(x,y)=\frac{\mathrm{\Σ}{\mathrm{Cb}}_c(i.j)}{N}$

(x，y)为像素的位置坐标，N为该选取窗口中的像素个数。

5.根据权利要求4所述的数字影像的肤色调整方法，其特征在于，该滤波器可为低通滤波器或非线性滤波器。

6.根据权利要求4所述的数字影像的肤色调整方法，其特征在于，在进行该影像混合程序中更包括以下步骤：

提供一混合比例α；

将该亮度影像Y与该第二亮度影像Y_LP中的每一相应位置的像素值根据该混合比例α进行混合，并产生一目标亮度影像Y_o，其中Y_o(x，y)＝α×Y(x，y)+(1-α)×Y_LP(x，y)；

将该第一蓝色色度影像Cb_a与该第三蓝色色度影像Cb_LP中的每一相应位置的像素值根据该混合比例α进行混合，并产生一目标蓝色色度影像Cb_o，其甲Cb_o(x，y)＝α×Cb(x，y)+(1-α)×Cb_LP(x，y)；

将该第一红色色度影像Cr_a与该第三红色色度影像Cr_LP中的每一相应位置之像素值根据该混合比例进行混合，并产生一目标红色色度影像Cr_o，其中Cr_o(x，y)＝α×Cr(x，y)+(1-α)×Cr_LP(x，y)；以及

根据该目标亮度影像Y_o、该目标蓝色色度影像Cb_o与该目标红色色度影像Cr_o生成该目标影像Imgtar。

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