一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法
2023-05-29 07:12:16
一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，首先採集一幅彩色自然圖像；其次對該彩色圖像的任意一個通道分別進行Meanshift圖像分割、Canny邊緣檢測、自適應水墨擴散等操作以實現每個通道圖像的水墨化渲染效果；最後將三個通道的處理結果進行合成，獲得彩色的水墨化圖像。本發明方法路線簡單、切實可行，易於實現，是專門針對彩色自然圖像的水墨風格化應用而提出的。
【專利說明】一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於數字圖像處理【技術領域】，涉及一種自然圖像水墨渲染的計算藝術化方法，具體涉及一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法。
【背景技術】
[0002]從上世紀九十年代開始，非真實感渲染逐漸成為計算機圖像圖形學領域的研究熱點之一。其中，圖像的風格化處理就是一種重要的非真實感渲染技術手段。隨著真實感圖像模擬技術的日益成熟，人們又開始追求通過計算機利用各種算法將圖像以簡潔、含蓄、具有美學特徵的各種風格表現出來，可以作為真實感圖像模擬的有效補充。例如，將一張普通圖像處理成具有手繪風格的圖像，例如素描、油畫、卡通等藝術形式。
[0003]圖像風格化處理就是通過對各種風格繪畫作品的手繪方式和過程的分析和探究，使用計算機算法對各種藝術風格進行模擬而發展起來的新興領域。因此，對圖像的風格化處理就可以比較容易地返回到原始的藝術創造中加以利用，並由此誕生出各種用於藝術創作的軟體或硬體，以輔助藝術家進行創作。
[0004]目前的圖像風格化處理大多數集中在西方藝術形式上，如水彩、素描等，但是對東方藝術形式的模擬還相對較少。本發明給出了一種對彩色自然圖像進行水墨渲染的風格化處理方法。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，解決了現有繪畫仿真技術無法有效用於水墨畫模擬的問題。
[0006]本發明所採用的技術方案是，一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，具體按照以下步驟實施:
[0007]步驟1:採集彩色的自然圖像；
[0008]步驟2:對步驟I採集到的圖像進行處理，得到類似水墨畫藝術作品的渲染效果；具體按照以下步驟實施:
[0009]步驟(I):基於Meanshift算法的圖像分割；
[0010]步驟(2):Canny邊緣檢測；
[0011]步驟(3):利用水墨擴散法進彳T水墨化；
[0012]步驟(4):RGB通道合成彩色圖像。
[0013]本發明的特點還在於，
[0014]其中的步驟(I)具體按照以下步驟實施:
[0015]①在給定彩色圖像的任意一個通道圖像中隨機選擇一個窗口，窗口中心的像素點設為X，窗口大小自己設定；
[0016]②設落入窗口的點為Xi, i=l, 2，".，η，利用如下公式計算:
【權利要求】
1.一種基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，其特徵在於，具體按照以下步驟實施: 步驟1:採集彩色的自然圖像； 步驟2:對步驟I採集到的圖像進行處理，得到類似水墨畫藝術作品的渲染效果；具體按照以下步驟實施: 步驟(1):基於Meanshift算法的圖像分割； 步驟(2):Canny邊緣檢測； 步驟(3):利用水墨擴散法進行水墨化； 步驟(4) =RGB通道合成彩色圖像。
2.根據權利要求1所述的基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，其特徵在於，所述的步驟(1)具體按照以下步驟實施: ①在給定彩色圖像的任意一個通道圖像中隨機選擇一個窗口，窗口中心的像素點設為X，窗口大小自己設定； ②設落入窗口的點為Xi,1=1,2,…，n，利用如下公式計算:
3.根據權利要求1所述的基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，其特徵在於，所述的步驟(2)具體按照以下步驟實施: ①把梯度值小於T1的像素的灰度值設為O，得到的結果記為I1，然後把梯度值小於τ2的像素的灰度值設為O，得到的結果記為12，I2的閾值較高，去除了大部分的噪音同時保留了較少的有用信息，而相反I1的閾值較低，保留了較多的信息； ②進行邊緣檢測時，先對I2進行掃描，當遇到一個非O灰度的像素P(x，y)時，跟蹤以P(x, y)為開始點的輪廓線，直到輪廓線的終點Q(x, y)，考察I1中與I2中Q(x, y)點位置對應的坐標S (X，y)的8鄰域，如果在S (X，y)點的8鄰域中有非O像素，那麼S(x，y)對應到12中，作為R(x，y)點，從R(x，y)開始，重複第一步，直到I1和I2都沒有所需要的像素點為止； ③當完成對包含P(x，y)的輪廓線完結之後，將這條輪廓標記為已訪問，回到開始重新尋找下一條輪廓線，直到I2再也找不到輪廓線為止。
4.根據權利要求1所述的基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，其特徵在於，所述的步驟(3)具體按照以下步驟實施:①對於一幅尺寸為WIDTH*HEIGHT的圖像，首先建立一張同樣大小的紙張模型，其紙元的纖維數目和吸水能力需要做定義，同時在整個水墨擴散算法中對於已經處理過的點，都不再進行處理，因此需要對像素點進行標記，對於沒有處理過的點，標記為O，處理過的點標記為1，因此初始化所有的標記值為O ; ②邊緣點的初始化，對邊緣點的初始化根據輸入圖像進行，點的坐標對應其在原始圖像中的位置，將邊緣點存入數組，邊緣點初始水量的值設為1，墨量的值根據該點在原始圖像中對應點的灰度值獲得； ③擴散過程，經過前面的初始化過程，每個邊緣點擁有了一定量的水和墨。此時，由於每個邊緣點吸水能力不同，而鄰點具備一定的吸水能力，因此該點的墨和水需要向鄰點擴散，如果該點的吸水率為1，則該網格點的墨將不會向其鄰點擴散.而是被完全吸收，標記該點為己處理，即fig為1，否則計算該點擴散出去的水量和墨量，然後將該點的fig值置為1，表明該點已經處理過，以後將不再處理； ④判斷八鄰域的點是否吸水，若某個鄰域點吸水，則將該鄰域點的纖維數目FiberNum記錄下來，同理，所有滿足條件的纖維數目均要記錄下來，根據各自纖維數目FiberNum與纖維數目總和FiberNumAll之比來計算每個鄰點所分配的水量，將新轉移過來的水量和各鄰點的原有水量相加，得到新的水量，同理，計算轉移過來的墨量是同樣的方法，根據擴散的水量獲得； ⑤將擴散後的圖進行腐蝕和膨脹。
5.根據權利要求1所述的基於自適應水墨擴散的彩色自然圖像計算藝術化方法，其特徵在於，所述的步驟(4)具體按照以下步驟實施: RGB三個通道代表彩色圖像每一點的像素的紅、綠、藍分量，三個通道以一定比例混合，得到的彩色圖像的像素的亮度等於三個通道亮度之和；三個通道各自擴散完後，合成為一個彩色圖像，水墨風格化已經完成。
【文檔編號】G06T15/00GK103778655SQ201410042356
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】孫強, 楊玲 申請人:西安理工大學