CN105654435B - 一种人脸皮肤柔化美白方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人脸皮肤柔化美白方法，包括：输入彩色图像，读取每个像素三个颜色分量；计算各像素三个颜色分量的最大值，形成灰度图像；在灰度图像上以每个像素为中心选取局部窗口，挑选形成部分数据集，并计算部分数据集的均值；对均值数据进行数据提升操作；计算像素亮度提升影响因子；根据像素亮度提升影响因子，对各像素的三个颜色分量进行处理，并钳位处理后输出，得到增强后的彩色图像数据。本发明提供了一种人脸皮肤柔化美白方法，计算简单，实时性好，对RGB彩色图像也只需进行一次简单的均值滤波操作；适用于视频流数据，如YUV数据，仅需对亮度分量Y进行操作；对人眼敏感的皮肤区域操作效果显著，对头发等区域的影响较小。
Description
技术领域
本发明涉及图像和视频处理领域，尤其涉及一种人脸皮肤柔化美白方法。
背景技术
实时视频通信得到越来越多的应用，但由于肤色发暗、皮肤粗糙等原因，如果通话双方事前没有经过精心化妆，否则造成视频中的人像皮肤油腻不美观、气色不佳等问题，因此人像的柔化和美白操作得到越来越多的关注，其算法复杂度对实际工程的实时性产生重要影响。
现有适用于人脸皮肤柔化的方法，如Photoshop软件中表面模糊(surface blur)方法，其在计算过程中需要计算数值操作的权重，计算量大，使得此方法在视频通信等实时性要求特别高的场所受到一定限制；现有技术通过增强硬件处理能力加以改善，但提高了成本。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种人脸皮肤柔化美白方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种人脸皮肤柔化美白方法，包括：
步骤一、输入彩色图像，读取每个像素三个颜色分量R，G，B；
步骤二、计算各像素三个颜色分量的最大值，形成灰度图像；
步骤三、在灰度图像上选取局部窗口，对局部窗口内的所有像素数据挑选形成部分数据集，并计算部分数据集的均值；所述挑选原则为：局部窗口内的像素数据与中心像素数据之差的绝对值小于设定的参数p1；
步骤四、对均值数据进行数据提升操作，提升像素的亮度；
步骤五、根据提升后的均值和灰度图像数据，计算像素亮度提升影响因子；
步骤六、根据像素亮度提升影响因子，对局部窗口内各像素的三个颜色分量进行处理，并钳位处理后输出，得到增强后的彩色图像数据。
作为本发明的进一步改进，所述步骤二包括：
将每个像素的三个颜色分量进行比较，选取三个颜色分量中的最大值作为该像素的像素数据，舍去剩余两个颜色分量，则彩色图像变成灰度图像；其公式为：
Imax(x,y)＝max(R(x,y)，G(x,y)，B(x,y))；
其中：max代表求多个数值中最大值的操作；Imax(x,y)为灰度图像数据，(x,y)为像素坐标。
作为本发明的进一步改进，所述局部窗口的选择原则为：选取中心像素，以中心像素外半径为r的区域作为局部窗口，所述局部窗口为矩形窗口，局部窗口的边长为2r+1，所述r取5～15。
作为本发明的进一步改进，所述部分数据集均值的计算公式为：
Iave(xc,yc)＝mean{Imax(x,y),其中|Imax(x,y)-Imax(xc,yc)|＜p1,|x-xc|≤r，|y-yc|≤r}
其中：Iave(xc,yc)为部分数据集的均值，mean表示对满足条件的数据集进行简单算术平均操作；Imax(x,y)为灰度图像数据；(x,y)为像素坐标，(xc,yc)表示局部窗口中心点的坐标，r为局部矩形窗口的半径，p1为设定的参数，p1的取值范围为5～25。
作为本发明的进一步改进，所述对均值数据进行数据提升操作的公式为：
Iave(x,y)’＝Iave(x,y)*(255+p2)/(Iave(x,y)+p2)
其中：Iave(x,y)’为提升后的均值，Iave(x,y)为提升前的均值；p2为亮度提升控制参数，p2的取值范围为256～768。
作为本发明的进一步改进，所述步骤五包括：
所述步骤四中得到的提升后的均值除以所述步骤二中灰度图像数据，得到像素亮度提升影响因子；公式为：
xishu(x,y)＝Iave(x,y)’/Imax(x,y)
其中：Iave(x,y)’为提升后的均值，Imax(x,y)为灰度图像数据，xishu(x,y)为像素亮度提升影响因子。
作为本发明的进一步改进，所述各像素的三个颜色分量进行处理的方法为：所述颜色分量分别乘以像素亮度提升影响因子。
作为本发明的进一步改进，所述钳位处理的方法为：将大于255的数值上设置为255。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种人脸皮肤柔化美白方法，计算简单，对RGB彩色图像也只需进行一次简单的均值滤波操作；适用于视频流数据，如YUV数据，仅需对亮度分量Y进行操作；对人眼敏感的皮肤区域操作效果显著，对头发等区域的影响较小。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的人脸皮肤柔化美白方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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的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。
本发明提供了一种人脸皮肤柔化美白方法，包括：
步骤一、输入彩色图像，读取每个像素三个颜色分量R，G，B；
步骤二、计算各像素三个颜色分量的最大值，形成灰度图像；
步骤三、在灰度图像上选取局部窗口，对局部窗口内的所有像素数据挑选形成部分数据集，并计算部分数据集的均值；挑选的原则为：局部窗口内的像素数据与中心像素数据之差的绝对值小于设定的参数p1；
步骤四、对均值数据进行数据提升操作，提升像素的亮度；
步骤五、根据提升后的均值和灰度图像数据，计算像素亮度提升影响因子；
步骤六、根据像素亮度提升影响因子，对局部窗口内各像素的三个颜色分量进行处理，并钳位处理后输出，得到增强后的彩色图像数据。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种人脸皮肤柔化美白方法，包括：彩色图像分量最大值计算；部分数据集均值滤波；亮度提升处理；像素的影响因子计算；颜色分量处理及钳位输出。
为描述方便，先定义以下变量：
彩色图像：I
像素坐标：(x,y)
颜色分量：R,G,B
S101，输入彩色图像I，对彩色图像I的每一个像素I(x,y)，读取其颜色分量R(x,y)，G(x,y)，B(x,y)。
S102，计算各像素三个颜色分量的最大值，形成灰度图像。
将每个像素的三个颜色分量进行比较，选取三个颜色分量中的最大值作为该坐标位置的像素数据，舍去剩余两个颜色分量，则彩色图像变成灰度图像；其公式为：
Imax(x,y)＝max(R(x,y)，G(x,y)，B(x,y))；
其中：max代表求多个数值中最大值的操作；Imax(x,y)为得到的灰度图像数据。
S103、在灰度图像上选取局部窗口，对局部窗口内的所有像素数据进行挑选形成部分数据集，并计算部分数据集的均值；挑选原则为：局部窗口内的像素数据与中心像素数据之差的绝对值小于设定的参数p1。
局部窗口的选择原则为：选取中心像素(xc,yc)，以中心像素外半径为r的区域作为局部窗口，所述局部窗口为矩形窗口，局部窗口的边长为2r+1，r取5～15，默认值为10。
部分数据集均值的计算公式为：
Iave(xc,yc)＝mean{Imax(x,y),其中|Imax(x,y)-Imax(xc,yc)|＜p1,|x-xc|≤r，|y-yc|≤r}
其中：Iave(xc,yc)为部分数据集的均值，mean表示对满足条件的数据集进行简单算术平均操作；Imax(x,y)为局部窗口内的灰度图像数据；(xc,yc)表示局部窗口中心点的坐标，Imax(xc,yc)为局部窗口中心点的数据，p1的取值范围为5～25，默认值为15。
S104、通过控制参数p2对均值数据进行数据提升操作，提升像素的亮度。
对均值数据进行数据提升操作的公式为：
Iave(x,y)’＝Iave(x,y)*(255+p2)/(Iave(x,y)+p2)
其中：Iave(x,y)’为提升后的均值，Iave(x,y)为S103中得到的均值(即提取前的均值)；p2为亮度提升控制参数，p2的取值范围为256～768，默认值为512。
S105、根据提升后的均值Iave(x,y)’和灰度图像数据Imax(x,y)，计算像素亮度提升影响因子。
计算公式为：xishu(x,y)＝Iave(x,y)’/Imax(x,y)，其中xishu(x,y)为像素亮度提升影响因子。
S106、根据像素亮度提升影响因子xishu(x,y)，对各像素的三个颜色分量进行处理，并钳位处理后输出，得到增强后的彩色图像数据。
颜色分量进行处理的方法为：颜色分量分别乘以像素亮度提升影响因子xishu(x,y)；即
R(x,y)’＝R(x,y)*xishu(x,y)
G(x,y)’＝G(x,y)*xishu(x,y)
B(x,y)’＝B(x,y)*xishu(x,y)；
其中，R(x,y)、G(x,y)、B(x,y)为处理前的颜色分量，R(x,y)’、G(x,y)’、B(x,y)’为处理后的颜色分量。
对颜色分量处理输出后进行钳位处理，即如果数值大于255，则将其设置为255。钳位后的颜色分量即是对比度增强后的彩色图像数据。
本发明公开的是上述人脸皮肤柔化美白方法，计算简单，计算量小，对RGB彩色图像也只需进行一次简单的均值滤波操作；同时也适用于视频流数据，如YUV数据，仅需对亮度分量Y进行操作；对人眼敏感的皮肤区域操作效果显著，对头发等区域的影响较小。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种人脸皮肤柔化美白方法，其特征在于，包括：
步骤一、输入彩色图像，读取每个像素三个颜色分量R，G，B；
步骤二、计算各像素三个颜色分量的最大值，形成灰度图像；
步骤三、在灰度图像上以每个像素为中心选取局部窗口，对局部窗口内的所有像素数据挑选形成部分数据集，并计算部分数据集的均值；所述挑选原则为：局部窗口内的像素数据与中心像素数据之差的绝对值小于设定的参数p1；
步骤四、对均值数据进行数据提升操作，提升像素的亮度；
所述对均值数据进行数据提升操作的公式为：
Iave(x,y)’＝Iave(x,y)*(255+p2)/(Iave(x,y)+p2)
其中：Iave(x,y)’为提升后的均值，Iave(x,y)为提升前的均值；p2为亮度提升控制参数，p2的取值范围为256～768；
步骤五、根据提升后的均值和灰度图像数据，计算像素亮度提升影响因子；
步骤六、根据像素亮度提升影响因子，对各像素的三个颜色分量进行处理，并钳位处理后输出，得到增强后的彩色图像数据。
2.如权利要求1所述的人脸皮肤柔化美白方法，其特征在于，所述步骤二包括：
将每个像素的三个颜色分量进行比较，选取三个颜色分量中的最大值作为该像素的像素数据，舍去剩余两个颜色分量，则彩色图像变成灰度图像；其公式为：
Imax(x,y)＝max(R(x,y)，G(x,y)，B(x,y))；
其中：max代表求多个数值中最大值的操作；Imax(x,y)为灰度图像数据，(x,y)为像素坐标。
3.如权利要求1所述的人脸皮肤柔化美白方法，其特征在于，所述局部窗口的选择原则为：选取中心像素，以中心像素外半径为r的区域作为局部窗口，所述局部窗口为矩形窗口，局部窗口的边长为2r+1，所述r取5～15。
4.如权利要求1所述的人脸皮肤柔化美白方法，其特征在于，所述部分数据集均值的计算公式为：
Iave(xc,yc)＝mean{Imax(x,y),其中|Imax(x,y)-Imax(xc,yc)|＜p1,|x-xc|≤r，|y-yc|≤r}
其中：Iave(xc,yc)为部分数据集的均值，mean表示对满足条件的数据集进行简单算术平均操作；Imax(x,y)为灰度图像数据；(x,y)为像素坐标，(xc,yc)表示局部窗口中心点的坐标，r为局部矩形窗口的半径，p1为设定的参数，p1的取值范围为5～25。
5.如权利要求1所述的人脸皮肤柔化美白方法，其特征在于，所述步骤五包括：
所述步骤四中得到的提升后的均值除以所述步骤二中灰度图像数据，得到像素亮度提升影响因子；公式为：
xishu(x,y)＝Iave(x,y)’/Imax(x,y)
其中：Iave(x,y)’为提升后的均值，Imax(x,y)为灰度图像数据，xishu(x,y)为像素亮度提升影响因子。
6.如权利要求1所述的人脸皮肤柔化美白方法，其特征在于，所述局部窗口内各像素的三个颜色分量进行处理的方法为：所述颜色分量分别乘以像素亮度提升影响因子。
7.如权利要求1所述的人脸皮肤柔化美白方法，其特征在于，所述钳位处理的方法为：将大于255的数值上设置为255。
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