CN103440674A - 一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法 - Google Patents

Abstract

一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于：遍历该数字图像所有像素点，针对每一个所述像素点的红、绿、蓝色通道进行滤波处理得到最大值；在得到归一化颜色值；再进行混合计算，对当前像素点的颜色值进行RGB空间转换为NTSC电视系统的YIQ空间的处理；对Y通道进行校正后，再将校正后的YIQ值进行YIQ空间转换为RGB空间的处理,本方法具有的特点是算法简单，节省寄存器资源，处理速度快；蜡同事笔效果色偏较小，保持原图的真实感。

Description

一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法

技术领域

本发明涉及一种将数字图像处理技术，属于静态数字图像处理领域。 

背景技术

随着各种数字设备，尤其是便携数字多媒体设备的普及，用户都会将自己设备中保存或是用相机、手机拍摄的照片通过图片软件来实现后期制作，添加特效。特效主要包括：亮度调节，饱和度调节等基本效果。但是一些特殊复杂的特效领域，还是比较缺少。随着人们对于照片细节要求日益扩大的情况下，这些基本的特效已经很难满足人们的需求。所以许多复杂，模拟现实世界的特效被开发出来。 

例如，传统蜡笔绘画的效果具有独特的视觉效果，将数字图像处理成蜡笔特效也是一个明显的技术需求，目前有一些类似蜡笔特效的算法已经被开发出来，但是，最终对图片的处理结果却很难令人满意，其缺陷主要有：首先，算法复杂，导致耗用存储器/寄存器资源高，在便携终端硬件受限的情况下处理速度慢，其次，数字图像表观效果与真实的蜡笔效果相差比较远，具有色偏明显的问题。 

发明内容

本发明利用对色彩空间进行转换以及对亮度值进行优化的方式，旨在提供一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，通过简单的算法，节省大量的运算资源，具有良好的处理速度，同时，很大程度上保持了原有图像的自然性和真实 感，色调适中，克服了上述现有数字图像蜡笔特效处理的问题。本发明的技术方案如下： 

一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，遍历该数字图像所有像素点，针对每一个所述像素点： 

1）读取该像素点信息； 

2）依次对像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道进行最大值滤波处理得到最大值； 

3）用当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的值除以对应通道在步骤2）中计算得到的所述最大值，得到归一化颜色值； 

4）对当前像素点的值进行灰度化处理；并且将灰度值与阈值进行计算，获得当前像素点的透明度； 

5）将步骤3）中计算得到的所述归一化颜色值与当前像素点的颜色值用步骤4）的所述透明度进行混合计算； 

6）对当前像素点的颜色值进行RGB空间转换为NTSC电视系统的YIQ空间的处理； 

7）对Y通道进行校正处理； 

8）将校正后的YIQ值进行YIQ空间转换为RGB空间的处理。 

本方案的改进体现在： 

较佳实施例中，所述接数字图像文件后缀包括jpeg、png、jpg、bmp、wbmp。 

较佳实施例中，所述数字图像具体包括从视频文件截取的单帧图像，所述视频文件后缀包括avi、mov、rvmb、rm。 

较佳实施例中，所述数字图像具体包括从GIF动画截取的单帧图像，所述GIF文件后缀有包括gif。 

较佳实施例中，在所述的步骤2）中，开一个包含当前像素点的N*N窗口，取N*N窗口中所有像素点的红、绿、蓝通道的颜色值的最大值，并将红、绿、蓝通道的颜色值的最大值作为当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值，其中N≥1。 

较佳实施例中，在所述的步骤3）中，归一化颜色值的计算公式为： 

ResultColor=OralColor*255/MaxColor 

其中，ResultColor为当前像素点计算后的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值；OralColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的初始颜色值。 

较佳实施例中，在所述的步骤4）中，根据下面的公式将图像转换为灰度图： 

Gray=0.299*Red+0.587*Green+0.114*Blue 

其中，Gray为当前像素点的灰度值；Red、Green、Blue分别为图像的当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值。 

较佳实施例中，在所述的步骤4）中，根据下面的公式将图像转换为灰度图： 

Gray=(Red*306+Green*601+Blue*117+512)/1024 

其中，Gray为当前像素点的灰度值；Red、Green、Blue分别为图像的当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值。 

较佳实施例中，在所述的步骤4）中，根据下面的公式将灰度值与所述阈值进行计算，获得当前像素点的透明度： 

Alpha=min（Gray,M）/M; 

其中，Alpha为当前像素点的Alpha值，Gray为所述灰度值，M为所述阈值，其范围为为32到96。 

较佳实施例中，在所述的步骤5）中，根据以下公式将步骤3）中计算得到的颜色值与当前像素点的颜色值用步骤4）的透明度进行混合计算： 

ResultColor=OralColor*(1.0-Alpha)+Alpha*TempColor 

其中，ResultColor为当前像素点计算后的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值；OralColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的初始颜色值；TempColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值。 

较佳实施例中，在所述的步骤6）中，根据以下公式将RGB空间转换为YIQ空间： 

Y=0.299*Red+0.587*Green+0.114*Blue 

I=0.596*Red-0.275*Green-0.321*Blue 

Q=0.212*Red-0.523*Green+0.311*Blue 

其中Y、I、Q分别为转换后的Y通道、I通道、Q通道的颜色值；Red、Green、Blue分别为图像的当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值。 

较佳实施例中，在所述的步骤7）中，根据以下公式对Y通道进行校正处理： 

Y=max(0,min(255,255.0*pow(Gray/255.0,k))) 

其中Y为Y通道进行校正处理后的值，Gray为所述灰度值，k的范围为1.0到5.0。 

较佳实施例中，在所述的步骤8）中，用以下公式将YIQ空间转换为RGB空间： 

Red=Y+0.956*I+0.621*Q 

Green=Y-0.272*I-1.703*Q 

Blue=Y-1.106*I 

其中，Red、Green、Blue为最终结果图的红色通道、绿色通道、蓝色通道的值。 

本方案带来的有益效果有： 

1.算法简单，节省寄存器资源，处理速度快； 

2.蜡笔效果色偏较小，保持原图的真实感。 

附图说明

以下结合附图实施例对本发明作进一步说明： 

图1是本发明一实施例的示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明的流程图如图1所示，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本实施例具体实现步骤包括： 

步骤101：初始化，整个程序进入准备状态； 

步骤101：读取图像，图像包括单张图片或从视频上截取的单帧图片或GIF动画里的单帧； 

步骤108：循环判别步骤，判断是否所有像素点已经遍历，若是则进入结束步骤110，若没有则进入步骤102； 

步骤102：对当前像素点进行最大值滤波，开一个包含当前像素点的5*5窗口，取N*N窗口中所有像素点的红、绿、蓝通道的颜色值的最大值，并将红、绿、蓝通道的颜色值的最大值作为当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值,其中N的值大于等于1，作为优选，被处理图片像素小于100万的N=1，大于等于100万小于300万的N=3，大于300万的N=5； 

步骤103：用当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的值除以对应通道在步骤102的基础上计算得到的最大值，使得局部颜色值进行归一化处理，展现图像的原有纹理；归一化颜色值的计算公式为： 

ResultColor=OralColor*255/MaxColor 

其中，ResultColor为当前像素点计算后的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值；OralColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的初始颜色值。 

步骤104：对当前像素点的值进行灰度化处理；并且将灰度值与阈值为57进行计算，获得当前像素点的透明值，根据下面的公式将灰度值与阈值为57进行计算，获得当前像素点的透明度值： 

Alpha=min（Gray,57）/57.0; 

其中，Alpha为当前像素点的透明度值，Gray为灰度值。 

完成上述步骤后，与步骤102中计算得到的颜色值与当前像素点的颜色值进行步骤104的透明度进行混合计算；根据以下公式： 

ResultColor=OralColor*(1.0-Alpha)+Alpha*TempColor 

其中，ResultColor为当前像素点计算后的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值；OralColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的初始颜色值；TempColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值。 

步骤105：将色彩空间从RGB空间转换为YIQ空间；根据以下公式转换： 

Y=0.299*Red+0.587*Green+0.114*Blue 

I=0.596*Red-0.275*Green-0.321*Blue 

Q=0.212*Red-0.523*Green+0.311*Blue 

其中Y、I、Q分别为转换后的Y通道、I通道、Q通道的颜色值；Red、Green、 Blue分别为图像的当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值。 

步骤106：根据根据以下公式对Y通道进行校正处理： 

Y=max(0,min(255,255.0*pow(Gray/255.0,2.7))) 

其中Y为Y通道进行校正处理后的值，Gray为灰度值。 

步骤107：将色彩空间从YIQ空间转换为RGB空间。用以下公式将YIQ空间转换为RGB空间： 

Red=Y+0.956*I+0.621*Q 

Green=Y-0.272*I-1.703*Q 

Blue=Y-1.106*I 

其中，Red、Green、Blue即为为最终结果图的红色通道、绿色通道、蓝色通道的值。 

YIQ空间中，Y就是图像的灰度值（Gray value），而I和Q则是指色调（Chrominance），即描述图像色彩及饱和度的属性。在上述处理过程中，只校正了Y通道的数值，即只改变了图像的灰度值，并不会修改图片的色调，所以色偏很小。与其他颜色空间相比，YIQ颜色空间具有能将图像中的亮度分量分离提取出来的优点，并且YIQ颜色空间与RGB颜色空间之间是线性变换的关系，计算量小，聚类特性也比较好，可以适应光照强度不断变化的场合，因此能够有效地用于彩色图像处理。可用于在自然条件下采集到的复杂背景下的果实目标的识别。 

通过以上的实施方式的描述，数字图像处理领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬 盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。 

以上所述，仅为本发明的一个最佳具体实施例，但本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技术的人在本发明领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在以下本发明的申请专利范围中。 

Claims (13)

1.一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于：遍历该数字图像所有像素点，针对每一个所述像素点：

1)读取该像素点信息；

2)依次对像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道进行滤波处理得到最大值；

3)用当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的值除以对应通道在步骤2)中计算得到的所述最大值，得到归一化颜色值；

4)对当前像素点的值进行灰度化处理；并且将灰度值与阈值进行计算，获得当前像素点的透明度；

5)将步骤3)中计算得到的所述归一化颜色值与当前像素点的颜色值用步骤4)的所述透明度进行混合计算；

6)对当前像素点的颜色值进行RGB空间转换为NTSC电视系统的YIQ空间的处理；

7)对Y通道进行校正处理；

8)将校正后的YIQ值进行YIQ空间转换为RGB空间的处理。

2.根据权利要求1所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于：所述接数字图像具体包括后缀有jpeg、png、jpg、bmp、wbmp。

3.根据权利要求1所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于：所述数字图像具体包括从视频文件截取的单帧图像，所述视频文件后缀包括avi、mov、rvmb、rm。

4.根据权利要求1所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于：所述数字图像具体包括从GIF动画截取的单帧图像，所述GIF文件后缀有包括gif。

5.根根据权利要求1所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于：在所述的步骤2)中，开一个包含当前像素点的N^＊N窗口，取N^＊N窗口中所有像素点的红、绿、蓝通道的颜色值的最大值，并将红、绿、蓝通道的颜色值的最大值作为当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值，其中N≥1。

6.根据权利要求5所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤3)中，归一化颜色值的计算公式为：

ResultColor＝OralColor^＊255/MaxColor

其中，ResultColor为当前像素点计算后的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值；OralColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的初始颜色值。

7.根据权利要求6所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，根据下面的公式将图像转换为灰度图：

Gray＝0.299^＊Red+0.587^＊Green+0.114^＊Blue

其中，Gray为当前像素点的灰度值；Red、Green、Blue分别为图像的当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值。

8.根据权利要求6所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，根据下面的公式将图像转换为灰度图：

Gray＝(Red^＊306+Green^＊601+Blue^＊117+512)/1024

其中，Gray为当前像素点的灰度值；Red、Green、Blue分别为图像的当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值。

9.根据权利要求7或8所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，根据下面的公式将灰度值与阈值为57进行计算，获得当前像素点的透明度：

Alpha＝min(Gray，57)/57.0；

其中，Alpha为当前像素点的Alpha值，Gray为所述灰度值。

10.根据权利要求9所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤5)中，根据以下公式将步骤3)中计算得到的颜色值与当前像素点的颜色值用步骤4)的透明度进行混合计算：

ResultColor＝OralColor^＊(1.0-Alpha)+Alpha^＊TempColor

其中，ResultColor为当前像素点计算后的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值；OralColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的初始颜色值；TempColor为当前像素点的红色通道、绿色通道、蓝色通道的颜色值。

11.根据权利要求10所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤6)中，根据以下公式将RGB空间转换为YIQ空间：

Y＝0.299^＊Red+0.587^＊Green+0.114^＊Blue

I＝0.596^＊Red-0.275^＊Green-0.321^＊Blue

Q＝0.212^＊Red-0.523^＊Green+0.311^＊Blue

其中Y、I、Q分别为转换后的Y通道、1通道、Q通道的颜色值；Red、Green、Blue分别为图像的当前像素点的红、绿、蓝通道的颜色值。

12.根据权利要求11所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤7)中，根据以下公式对Y通道进行校正处理：

V＝max(0，min(255，255.0^＊pow(Gray/255.0，k)))

其中Y为Y通道进行校正处理后的值，Gray为所述灰度值，k的范围为1.0到5.0。

13.根据权利要求12所述一种数字图像蜡笔特效的快速生成方法，其特征在于，在所述的步骤8)中，用以下公式将YIQ空间转换为RGB空间：

Red＝Y+0.956^＊I+0.621^＊Q

Green＝Y-0.272^＊I-1.703^＊Q

Blue＝Y-1.106^＊I

其中，Red、Green、Blue为最终结果图的红色通道、绿色通道、蓝色通道的值。

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