CN104952093B - 虚拟染发方法和装置 - Google Patents
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Abstract
为提供一种将需要的发色映射到用户头发上的方法，并保持其原有的光照条件不变，实现自然的虚拟染发效果的虚拟染发方案，发明人提出了一种虚拟染发方法，包括步骤：以预设算法提取目标区域和待染区域；根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；根据目标区域和待染区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列和待染序列；对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’，并将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种虚拟染发方法和装置。
背景技术
妆容造型是女性日常生活中不可或缺的重要环节，发型及发色更是对女性的整体妆容形象具有关键影响，因此如何选择适合自己的发色逐渐成为女性群体关注的热点问题。近年来，随着计算机仿真的发展，利用图像处理技术进行虚拟化妆的方法开始出现在人们的视野中，这一试妆新方法相比于传统的实际试妆大大提高了用户的体验，节省了时间和资源的消耗，具有广泛的应用前景。
然而，现有技术在虚拟染发方面的应用很少，仅有的虚拟染发技术只是将色板上的颜色单纯地映射到模特的头发区域，效果并不自然真实，也不能为染发剂应用于模特本人头发上之后的真实色彩提供较为可靠的估计。
发明内容
为此，需要提供一种将需要的发色映射到用户头发上的方法，并保持其原有的光照条件不变，实现自然的虚拟染发效果的虚拟染发方法和装置。
为实现上述目的，发明人提供了一种虚拟染发方法，包括步骤：
获取目标图像和待染图像，并以预设算法从中提取目标区域和待染区域；
根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；
根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列，并且，根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列；
对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’，并将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值。
进一步地，所述的虚拟染发方法中，对待染区域像素点i获取其在待染区域中的位置数据Ii的公式为：
Ii＝(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，其中，Yi为像素点i的亮度值，Ymax和Ymin分别为待染区域各像素点的亮度值中的最大值和最小值。
进一步地，所述的虚拟染发方法中，所述预设亮度公式具体为：
Y＝(4899*R+9617*G+1868*B+8192)/16384，其中Y表示像素点的亮度值，R、G、B分别表示RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值。
进一步地，所述的虚拟染发方法中，根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序或根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序时，排序的依据均为从大到小，或均为从小到大。
进一步地，所述的虚拟染发方法中，所述“预设算法”为GraphCut图像分割算法。
进一步地，所述的虚拟染发方法中，以GraphCut图像分割算法从目标图像或待染图像中提取目标区域或待染区域具体包括如下步骤：
根据目标图像或待染图像生成一张与其相同大小的非提取区域图像，使之与目标图像完全重合；
利用边缘色线条在非提取区域图像上沿着目标图像或待染图像上头发区域的边缘进行涂抹，涂抹的区域为头发与其他区域的交界部分，使之形成一个或若干个闭合区域；
利用扫描线法判断上述闭合区域是否为头发区域，将判定为头发区域的闭合区域填充为提取区域。
发明人同时还提供了一种虚拟染发装置，包括亮度获取单元、排序单元、位置数据获取单元、映射单元和区域提取单元；
所述区域提取单元用于获取目标图像和待染图像，并以预设算法从中提取目标区域和待染区域；
所述亮度获取单元用于根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；
所述排序单元用于根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列，并且，根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列；
所述位置数据获取单元用于对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’；
所述映射单元用于将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，对待染区域像素点i获取其在待染区域中的位置数据Ii的公式为：
Ii＝(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，其中，Yi为像素点i的亮度值，Ymax和Ymin分别为待染区域各像素点的亮度值中的最大值和最小值。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，所述预设亮度公式具体为：
Y＝(4899*R+9617*G+1868*B+8192)/16384，其中Y表示像素点的亮度值，R、G、B分别表示RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，排序单元根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序或根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序时，排序的依据均为从大到小，或均为从小到大。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，所述“预设算法”为GraphCut图像分割算法。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，区域提取单元以GraphCut图像分割算法从目标图像或待染图像中提取目标区域或待染区域具体包括：
根据目标图像或待染图像生成一张与其相同大小的非提取区域图像，使之与目标图像完全重合；
利用边缘色线条在非提取区域图像上沿着目标图像或待染图像上头发区域的边缘进行涂抹，涂抹的区域为头发与其他区域的交界部分，使之形成一个或若干个闭合区域；
利用扫描线法判断上述闭合区域是否为头发区域，将判定为头发区域的闭合区域填充为提取区域。
区别于现有技术，上述技术方案在应用于虚拟染发场景时，能够提供真实自然的染发效果，为染发剂色板上的颜色应用于有染发需求的客户本人头发上之后的色彩提供了精准可靠的估计。
附图说明
图1为本发明一实施方式所述虚拟染发方法的流程图；
图2为本发明一实施方式所述虚拟染发装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-亮度获取单元
2-排序单元
3-位置数据获取单元
4-映射单元
5-区域提取单元
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，为本发明一实施方式所述虚拟染发方法的流程图；所述虚拟染发方法包括步骤：
S1、获取目标图像和待染图像，并以预设算法从中提取目标区域和待染区域；
本实施方式中，步骤S1里所述“预设算法”为GraphCut图像分割算法。
进一步地，以GraphCut图像分割算法从目标图像或待染图像中提取目标区域或待染区域具体包括如下步骤：
根据目标图像或待染图像生成一张与其相同大小的非提取区域图像，使之与目标图像完全重合；
利用边缘色线条在非提取区域图像上沿着目标图像或待染图像上头发区域的边缘进行涂抹，涂抹的区域为头发与其他区域的交界部分，使之形成一个或若干个闭合区域；
利用扫描线法判断上述闭合区域是否为头发区域，将判定为头发区域的闭合区域填充为提取区域。
本实施方式所采纳的graphcut图像分割算法是发明人采用的一种当前的应用于本发明效果较好的图像分割方法。实际上，在其他实施方式中，还可利用其他将头发区域从人像中提取出来的算法对目标图像提取目标区域、对待染图像提取待染区域。
S2、根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；
本实施方式中，步骤S2中所述预设亮度公式具体为：
Y＝(4899*R+9617*G+1868*B+8192)/16384，其中Y表示像素点的亮度值，R、G、B分别表示RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值。
在其他实施方式中，预设亮度计算公式还可以是现有技术中其他的根据RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值计算出亮度的公式，例如：
Y＝0.2126R+0.7152G+0.0722B；或
Y＝0.33R+0.5G+0.16B；或
Y＝0.375R+0.5G+0.125B，等等。
实际上，亮度值的获取也可以不局限于利用RGB颜色模型所提供的RGB分量值计算所得，任何将亮度与色度分离以获取亮度值的方法都可应用于本发明技术方案中，以实现获取目标区域或待染区域中像素点的亮度的目的，供后续处理所用。
S3、根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列，并且，根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列；
本步骤中，“根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列”以及“根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列”两个步骤并没有先后之分，可以同步处理或任意先后处理。
另外，此处所说的“排序”也可以是依照亮度值大小所进行的任意标准的排序，例如从大到小排序或从小到大排序，或大小穿插排序，需要保证的仅仅是获取目标序列和待染序列所依据的标准一致即可。
S4、对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’，并将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值。
进一步地，步骤S4中，对待染区域像素点i获取其在待染区域中的位置数据Ii的公式为：
Ii＝(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，其中，Yi为像素点i的亮度值，Ymax和Ymin分别为待染区域各像素点的亮度值中的最大值和最小值。这个公式所实现的实际含义是，获取待染区域中所有像素的亮度值范围(即公式右边分母位置的(Ymax-Ymin)，以像素点i的亮度值Yi与待染区域亮度值最小值Ymin的差值与其作比，得出其亮度在待染区域所有点整体亮度中的相对位置。实际上，不局限于本公式，在其他实施方式中亦可使用与“获取某一亮度值在整体亮度值的相对位置”相同思路的其他公式来得到这一位置数据Ii。
本实施方式所述的虚拟染发方法所产生的映射实际效果相当于保持了光照条件的不变，在此基础上将目标区域的颜色映射到源区域，能够提供真实自然的染发效果，为染发剂色板上的颜色应用于有染发需求的客户本人头发上之后的色彩提供了精准可靠的估计。
请参阅图2，为本发明一实施方式所述虚拟染发装置的结构示意图；所述虚拟染发装置具体包括亮度获取单元1、排序单元2、位置数据获取单元3、映射单元4和区域提取单元5；其中：
所述区域提取单元5用于获取目标图像和待染图像，并以预设算法从中提取目标区域和待染区域；
所述亮度获取单元1用于根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；
所述排序单元2用于根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列，并且，根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列；
所述位置数据获取单元3用于对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’；
所述映射单元4用于将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，对待染区域像素点i获取其在待染区域中的位置数据Ii的公式为：
Ii＝(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，其中，Yi为像素点i的亮度值，Ymax和Ymin分别为待染区域各像素点的亮度值中的最大值和最小值。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，所述预设亮度公式具体为：
Y＝(4899*R+9617*G+1868*B+8192)/16384，其中Y表示像素点的亮度值，R、G、B分别表示RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，排序单元2根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序或根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序时，排序的依据均为从大到小，或均为从小到大。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，所述“预设算法”为GraphCut图像分割算法。
进一步地，所述的虚拟染发装置中，区域提取单元5以GraphCut图像分割算法从目标图像或待染图像中提取目标区域或待染区域具体包括：
根据目标图像或待染图像生成一张与其相同大小的非提取区域图像，使之与目标图像完全重合；
利用边缘色线条在非提取区域图像上沿着目标图像或待染图像上头发区域的边缘进行涂抹，涂抹的区域为头发与其他区域的交界部分，使之形成一个或若干个闭合区域；
利用扫描线法判断上述闭合区域是否为头发区域，将判定为头发区域的闭合区域填充为提取区域。
下面用一个具体流程说明上述虚拟染发装置实现虚拟染发方法的方式，该流程包括以下步骤：
S1、区域提取单元5获取目标图像和待染图像，并以预设算法从中提取目标区域和待染区域；
本实施方式中，区域提取单元5所采用的“预设算法”为GraphCut图像分割算法。
进一步地，区域提取单元5以GraphCut图像分割算法从目标图像或待染图像中提取目标区域或待染区域具体包括如下步骤：
根据目标图像或待染图像生成一张与其相同大小的非提取区域图像，使之与目标图像完全重合；
利用边缘色线条在非提取区域图像上沿着目标图像或待染图像上头发区域的边缘进行涂抹，涂抹的区域为头发与其他区域的交界部分，使之形成一个或若干个闭合区域；
利用扫描线法判断上述闭合区域是否为头发区域，将判定为头发区域的闭合区域填充为提取区域。
本实施方式所采纳的graphcut图像分割算法是发明人采用的一种当前的应用于本发明效果较好的图像分割方法。实际上，在其他实施方式中，区域提取单元5还可利用其他将头发区域从人像中提取出来的算法对目标图像提取目标区域、对待染图像提取待染区域。
S2、亮度获取单元1根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；
本实施方式中，亮度获取单元1所采用的预设亮度公式具体为：
Y＝(4899*R+9617*G+1868*B+8192)/16384，其中Y表示像素点的亮度值，R、G、B分别表示RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值。
在其他实施方式中，亮度获取单元1所用的预设亮度计算公式还可以是现有技术中其他的根据RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值计算出亮度的公式，例如：
Y＝0.2126R+0.7152G+0.0722B；或
Y＝0.33R+0.5G+0.16B；或
Y＝0.375R+0.5G+0.125B，等等。
实际上，亮度值的获取也可以不局限于利用RGB颜色模型所提供的RGB分量值计算所得，任何将亮度与色度分离以获取亮度值的方法都可应用于本发明技术方案中，以实现获取目标区域或待染区域中像素点的亮度的目的，供后续处理所用。
S3、排序单元2根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列，并且，、排序单元2根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列；
本步骤中，、排序单元2所进行的“根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列”以及“根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列”两个步骤并没有先后之分，可以同步处理或任意先后处理。
另外，此处所说的“排序”也可以是依照亮度值大小所进行的任意标准的排序，例如从大到小排序或从小到大排序，或大小穿插排序，需要保证的仅仅是获取目标序列和待染序列所依据的标准一致即可。
S4、位置数据获取单元3对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’，并将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值。
进一步地，步骤S4中，位置数据获取单元3对待染区域像素点i获取其在待染区域中的位置数据Ii的公式为：
Ii＝(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，其中，Yi为像素点i的亮度值，Ymax和Ymin分别为待染区域各像素点的亮度值中的最大值和最小值。这个公式所实现的实际含义是，获取待染区域中所有像素的亮度值范围(即公式右边分母位置的(Ymax-Ymin)，以像素点i的亮度值Yi与待染区域亮度值最小值Ymin的差值与其作比，得出其亮度在待染区域所有点整体亮度中的相对位置。实际上，不局限于本公式，在其他实施方式中亦可使用与“获取某一亮度值在整体亮度值的相对位置”相同思路的其他公式来得到这一位置数据Ii。
本实施方式所述的虚拟染发装置在实现虚拟染发效果时所产生的映射实际效果相当于保持了光照条件的不变，在此基础上将目标区域的颜色映射到源区域，能够提供真实自然的染发效果，为染发剂色板上的颜色应用于有染发需求的客户本人头发上之后的色彩提供了精准可靠的估计。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种虚拟染发方法，其特征在于，包括步骤：
获取目标图像和待染图像，并以预设算法从中提取目标区域和待染区域；
根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；
根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列，并且，根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列；
对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’，并将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值；
对待染区域像素点i获取其在待染区域中的位置数据Ii的公式为：
Ii＝(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，其中，Yi为像素点i的亮度值，Ymax和Ymin分别为待染区域各像素点的亮度值中的最大值和最小值。
2.如权利要求1所述的虚拟染发方法，其特征在于，所述预设亮度计算公式具体为：
Y＝(4899*R+9617*G+1868*B+8192)/16384，其中Y表示像素点的亮度值，R、G、B分别表示RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值。
3.如权利要求1所述的虚拟染发方法，其特征在于，根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序或根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序时，排序的依据均为从大到小，或均为从小到大。
4.如权利要求1所述的虚拟染发方法，其特征在于，所述预设算法为GraphCut图像分割算法。
5.一种虚拟染发装置，其特征在于，包括亮度获取单元、排序单元、位置数据获取单元、映射单元和区域提取单元；
所述区域提取单元用于获取目标图像和待染图像，并以预设算法从中提取目标区域和待染区域；
所述亮度获取单元用于根据预设亮度计算公式获取所述目标区域各像素点以及待染区域各像素点的亮度值；
所述排序单元用于根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序，得到目标序列，并且，根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序，得到待染序列；
所述位置数据获取单元用于对待染区域像素点i获取其在待染序列中的位置数据Ii，利用Ii从目标序列中读取相应像素点i’；
所述映射单元用于将所述相应像素点i’的颜色值映射到所述像素点i，其中i取遍待染区域像素点的坐标值；
对待染区域像素点i获取其在待染区域中的位置数据Ii的公式为：
Ii＝(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，其中，Yi为像素点i的亮度值，Ymax和Ymin分别为待染区域各像素点的亮度值中的最大值和最小值。
6.如权利要求5所述的虚拟染发装置，其特征在于，所述预设亮度计算公式具体为：
Y＝(4899*R+9617*G+1868*B+8192)/16384，其中Y表示像素点的亮度值，R、G、B分别表示RGB颜色模型中像素点各颜色分量的值。
7.如权利要求5所述的虚拟染发装置，其特征在于，排序单元根据目标区域各像素点的亮度值大小对目标区域各像素点排序或根据待染区域各像素点的亮度值大小对待染区域各像素点排序时，排序的依据均为从大到小，或均为从小到大。
8.如权利要求5所述的虚拟染发装置，其特征在于，所述预设算法为GraphCut图像分割算法。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104952093A (zh) | 2015-09-30 |
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