CN104463787B - 一种光斑虚化特效实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光斑虚化特效实现方法，其通过对原始图像的外周进行填充黑色像素，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，得到原始填充图像，并对光斑素材图像进行缩放处理，得到缩放素材图像，并根据预设权重查找表构造权重图像，然后对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，并分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵，并计算得到光斑矩阵，最后对所述的光斑矩阵进行快速傅里叶逆变换得到光斑效果图像，算法简单快速，其处理速度是现有算法的10倍以上，节省了大量的运算资源，同时大幅增加普通数字照片的表现力，无需增加硬件成本。

Description

一种光斑虚化特效实现方法

技术领域

本发明涉及图像处理方法，特别是一种光斑虚化特效实现方法。

背景技术

“光斑虚化”又被称为镜头模糊，是指摄影时对焦主体之外的高光部分自然呈现出的“光斑”效果。这些虚化的“光斑”往往具有一致的形状和绚丽的色泽，经常被摄影师用于烘托照片气氛，表达作品情感。例如拍摄夜间烛光时，使用光斑虚化的方式，在主体的背后营造出一片星星点点的柔和“光斑”，既能有效地突出主体——烛光，又不至于让背景过于单调，主体和背景交相辉印，作品的表现力得到大幅提升。

不幸的是，由于硬件本身的限制，在手机和普通的便携式数码相机中想靠镜头实现满意的光斑虚化效果是不可能的。随着移动互联网的普及，用户已经习惯于随时随地拍照分享。每个人都成为内容的发布者和传播者。在内容的海洋中，只有最优质的内容才能吸引眼球，因此用户十分希望自己随手拍摄的照片具有令人“惊艳”的表现力，而“光斑虚化”效果恰恰可以赋予普通照片不俗的表现力，为普通的数字图像赋予“光斑虚化”效果是一个明显的技术需求。

然而，现有的数字图像“光斑虚化”算法效率十分低下，以一幅普通的800*500的数字照片为例，在Armv7核心的智能手机(以三星Galaxy S5为例)上运算时间居然高达6.73秒,巨大的运算量还会带来更严重的发热和更短的电池寿命,对于手机用户而言是无法接受的。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种算法简单、处理快速的光斑虚化特效实现方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.接收原始图像,对原始图像的外周进行填充黑色像素，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，得到原始填充图像；

20.接收光斑素材图像，并对光斑素材图像进行缩放处理，得到缩放素材图像；

30.预设权重查找表,将原始图像转化为灰度图像，并对灰度图像中的每一个像素点查找所述的权重查找表，并构造权重图像；.

40.对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，并分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵；

50.根据所述的原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵计算得到光斑矩阵，并对所述的光斑矩阵进行快速傅里叶逆变换得到光斑效果图像。

优选的，所述的步骤10中，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，主要是根据虚化半径对原始图像进行填充黑色素，使得填充后的原始填充图像的宽为w+2r，高为h+2r，其中，w和h为原始图像的宽和高，r为虚化半径。

优选的，还包括对原始填充图像进行双线性插值缩放处理，当原始填充图像的宽或高不足512时，采用双线性插值缩放到512；当原始填充图像的宽或高大于512且小于1024时，采用双线性插值缩放到1024；当原始填充图像的宽或高大于1024时，采用双线性插值缩放到2048。

优选的，所述的步骤20中，对光斑素材图像进行缩放处理，主要是根据虚化半径对所述的光斑素材图像进行双线性插值缩放，使得缩放后的缩放素材图像的宽为2r+1，高为2r+1，其中，r为虚化半径，并对缩放后的缩放素材图像的右侧和下侧进行填充黑色像素。

优选的，还包括对缩放素材图像进行二次缩放处理，当缩放素材图像的宽或高不足512时，采用双线性插值缩放到512；当缩放素材图像的宽或高大于512且小于1024时，采用双线性插值缩放到1024；当缩放素材图像的宽或高大于1024时，采用双线性插值缩放到2048。

优选的，所述的步骤30中预设权重查找表，主要是根据以下公式进行计算得到所述的权重查找表t(i)：

其中i为0到255之间的任意整数。

优选的，所述的步骤40中对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，主要是分别对原始填充图像、缩放素材图像、权重图像中每个图像的每个通道分别独立进行二维快速傅里叶变换。

优选的，所述的步骤40中分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵，其计算公式如下：

其中，i为0到255之间的任意整数。

优选的，所述的步骤50中根据所述的原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵计算得到光斑矩阵，其计算公式如下：

其中，L(F,G,I)是指原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵这三个矩阵的对应元素的乘积；G(x,y)是指权值矩阵，I(x,y)是指素材矩阵，H(x,y,i)为计算得到的光斑矩阵。

本发明的有益效果是：

本发明的一种光斑虚化特效实现方法，其通过对原始图像的外周进行填充黑色像素，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，得到原始填充图像，并对光斑素材图像进行缩放处理，得到缩放素材图像，并根据预设权重查找表构造权重图像，然后对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，并分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵，并计算得到光斑矩阵，最后对所述的光斑矩阵进行快速傅里叶逆变换得到光斑效果图像，算法简单快速，其处理速度是现有算法的10倍以上，节省了大量的运算资源，同时大幅增加普通数字照片的表现力，无需增加硬件成本。附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种光斑虚化特效实现方法的流程简图；

图2为本发明第一实施例的光斑素材图像；

图3为本发明第二实施例的光斑素材图像；

图4为本发明第三实施例的光斑素材图像；

图5为说明本发明实施效果的原始图像；

图6为图5经处理后的光斑效果图像。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种光斑虚化特效实现方法，其包括以下步骤：

10.接收原始图像,对原始图像的外周进行填充黑色像素，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，得到原始填充图像；

20.接收光斑素材图像，并对光斑素材图像进行缩放处理，得到缩放素材图像；

30.预设权重查找表,将原始图像转化为灰度图像，并对灰度图像中的每一个像素点查找所述的权重查找表，并构造权重图像；.

40.对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，并分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵；

50.根据所述的原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵计算得到光斑矩阵，并对所述的光斑矩阵进行快速傅里叶逆变换得到光斑效果图像。

所述的步骤10中，原始图像可以是实时预览的摄像头数据，也可以是已经拍照完成保存在相册中的图像；将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，主要是根据虚化半径对原始图像进行填充黑色素，使得填充后的原始填充图像的宽为w+2r，高为h+2r，其中，w和h为原始图像的宽和高，r为虚化半径；本实施例中，还包括对原始填充图像进行双线性插值缩放处理，当原始填充图像的宽或高不足512时，采用双线性插值缩放到512；当原始填充图像的宽或高大于512且小于1024时，采用双线性插值缩放到1024；当原始填充图像的宽或高大于1024时，采用双线性插值缩放到2048。

所述的步骤20中，对光斑素材图像进行缩放处理，主要是根据虚化半径对所述的光斑素材图像进行双线性插值缩放，使得缩放后的缩放素材图像的宽为2r+1，高为2r+1，其中，r为虚化半径，并对缩放后的缩放素材图像的右侧和下侧进行填充黑色像素；本实施例中，还包括对缩放素材图像进行二次缩放处理，当缩放素材图像的宽或高不足512时，采用双线性插值缩放到512；当缩放素材图像的宽或高大于512且小于1024时，采用双线性插值缩放到1024；当缩放素材图像的宽或高大于1024时，采用双线性插值缩放到2048。

所述的步骤30中预设权重查找表，主要是根据以下公式进行计算得到所述的权重查找表t(i)：

其中i为0到255之间的任意整数。

所述的步骤40中对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，主要是分别对原始填充图像、缩放素材图像、权重图像中每个图像的每个通道分别独立进行二维快速傅里叶变换；所述的步骤40中分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵，其计算公式如下：

其中，i为0到255之间的任意整数。

所述的步骤50中根据所述的原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵计算得到光斑矩阵，其计算公式如下：

其中，L(F,G,I)是指原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵这三个矩阵的对应元素的乘积；G(x,y)是指权值矩阵，I(x,y)是指素材矩阵，H(x,y,i)为计算得到的光斑矩阵。

本发明的说明书附图中提供的三种光斑素材图像图2、图3、图4仅作为帮助理解本发明方法的示例，该光斑素材图像可以通过下载网络中制作好的图像，也可以通过人工订制，并由用户手动指定。

本发明中，步骤40和步骤50的类卷积算法，将复杂度很高的矩阵卷积运算降低为复杂度低的矩阵对应元素相乘运算，从而解决传统算法运算量大的问题；另外，本发明为了加快傅里叶的速度，采用了快速傅立叶算法(FFT)，并在执行算法之前，对所有图像尺寸进行裁剪，主要裁剪逻辑是：当图像的宽或高不足512时，采用双线性插值缩放到512；当图像的宽或高大于512且小于1024时，采用双线性插值缩放到1024；同理，当图像的宽或高大于1024时，采用双线性插值缩放到2048。通过这样的步骤，可以大大加快快速傅立叶变换的计算速度。

本发明的光斑虚化特效实现方法通过对原始图像的外周进行填充黑色像素，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，得到原始填充图像，并对光斑素材图像进行缩放处理，得到缩放素材图像，并根据预设权重查找表构造权重图像，然后对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，并分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵，并计算得到光斑矩阵，最后对所述的光斑矩阵进行快速傅里叶逆变换得到光斑效果图像，算法简单快速，其处理速度是现有算法的10倍以上(如表1所示)，节省了大量的运算资源，同时大幅增加普通数字照片的表现力，且无需增加硬件成本。

表1本发明与现有算法性能对比

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.接收原始图像,对原始图像的外周进行填充黑色像素，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，得到原始填充图像；

20.接收光斑素材图像，并对光斑素材图像进行缩放处理，得到缩放素材图像；

30.预设权重查找表,将原始图像转化为灰度图像，并对灰度图像中的每一个像素点查找所述的权重查找表，并构造权重图像；

40.对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，并分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵；

50.根据所述的原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵计算得到光斑矩阵，并对所述的光斑矩阵进行快速傅里叶逆变换得到光斑效果图像。

2.根据权利要求1所述的一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于：所述的步骤10中，将原始图像的尺寸填充至预设尺寸，主要是根据虚化半径对原始图像进行填充黑色素，使得填充后的原始填充图像的宽为w+2r，高为h+2r，其中，w和h为原始图像的宽和高，r为虚化半径。

3.根据权利要求2所述的一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于：还包括对原始填充图像进行双线性插值缩放处理，当原始填充图像的宽或高不足512时，采用双线性插值缩放到512；当原始填充图像的宽或高大于512且小于1024时，采用双线性插值缩放到1024；当原始填充图像的宽或高大于1024时，采用双线性插值缩放到2048。

4.根据权利要求1所述的一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于：所述的步骤20中，对光斑素材图像进行缩放处理，主要是根据虚化半径对所述的光斑素材图像进行双线性插值缩放，使得缩放后的缩放素材图像的宽为 2r+1，高为2r+1，其中，r为虚化半径，并对缩放后的缩放素材图像的右侧和下侧进行填充黑色像素。

5.根据权利要求4所述的一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于：还包括对缩放素材图像进行二次缩放处理，当缩放素材图像的宽或高不足512时，采用双线性插值缩放到512；当缩放素材图像的宽或高大于512且小于1024时，采用双线性插值缩放到1024；当缩放素材图像的宽或高大于1024时，采用双线性插值缩放到2048。

6.根据权利要求1所述的一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于：所述的步骤30中预设权重查找表，主要是根据以下公式进行计算得到所述的权重查找表t(i)：

其中i为0到255之间的任意整数。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于：所述的步骤40中对所述的原始填充图像、缩放素材图像、权重图像分别进行快速傅里叶变换，主要是分别对原始填充图像、缩放素材图像、权重图像中每个图像的每个通道分别独立进行二维快速傅里叶变换。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的一种光斑虚化特效实现方法，其特征在于：所述的步骤40中分别计算得到原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵，其计算公式如下：

其中，i为0到255之间的任意整数。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的一种光斑虚化特效实现方法，其 特征在于：所述的步骤50中根据所述的原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵计算得到光斑矩阵，其计算公式如下：

其中，L(F,G,I)是指原始矩阵、素材矩阵、权值矩阵这三个矩阵的对应元素的乘积；G(x,y)是指权值矩阵，I(x,y)是指素材矩阵，H(x,y,i)为计算得到的光斑矩阵。