[发明专利]一种基于特征提取的人物肖像漫画风格化生成方法

说明书

【技术领域】

本发明属于图像处理领域，涉及一种基于特征提取的人物肖像漫画风格化生成方法。

【背景技术】

肖像风格化属于非真实感绘制的范畴，其涵盖了多个学科和领域，包括计算机视觉、计算机图形学和心理学等。真实感绘制是利用照相机等模拟设备，将结构复杂、细节丰富的场景绘制出和现实照片一样的真实结果，所以真实感绘制需要保证光学与感官上的正确。目前该技术广泛运用在影视作品特技应用与后期处理、照片后期处理等应用中，人们看完处理后的作品并不会发现不真实感。

人们利用真实感绘制技术可以依照需求对真实场景加以渲染，但是在漫画和卡通等相对抽象的计算机艺术领域中，需要以非真实场景来添加人们的想法和设计理念，同时去除一些无用的细节，这些是真实感绘制做不到的。非真实感绘制是利用计算机生成不具有真实感、而具有某些手绘或其他艺术风格图像的生成技术。这种方法不需要展示所有的细节，只需要把人们主观需要展示出来的东西突出。

肖像风格化是非真实感绘制技术中的一种，能简单而形象地对人物进行描绘。肖像风格化一直以来都是图像处理领域一个热门的研究方向，从肖像风格化诞生之日起就将图像处理与艺术创作紧密的联系起来。随着图像处理技术的发展，人们在风格化研究上做了很多尝试，涌现出大量风格化方法，其中具有代表性的两种方法有:1)利用滤镜的风格化处理2)基于产生式模型的风格化处理。

滤镜风格化方法通过调节所设计滤波器的参数以得到风格化效果；产生式模型可先将自然人脸分割成不同模块，然后通过贝叶斯统计计算而得到风格化肖像图。当前以此两种方法为指导，衍生出了包括油画风格化、素描风格化以及海报风格化等多种不同的应用，虽然可以针对不同的问题达到对应的目标，但无法满足大部分人对于肖像风格化不同的需求。

【发明内容】

本发明目的在于提出一种基于特征提取的人物肖像漫画风格化生成方法，该方法提取人脸特征点后将人脸分解为五官、脸型、发型、服饰等组件，根据这些组件的特征与组件素材库中已有的组件素材进行匹配，最后将得到的各匹配组件合成为人物肖像，并对其进行夸张渲染。本文采用的肖像风格化算法将肖像的结构特征与风格化信息分开处理。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：

一种基于特征提取的人物肖像漫画风格化生成方法，包括以下步骤：

步骤一、利用基于haar-like特征的人脸检测算法寻找最靠近中心的人脸，初始化人脸设置，然后采用改进的主动形状模型算法对人脸特征点进行定位，提取人脸特征点；

步骤二、提取人脸特征点后基于主成分分析的降维思想，对五官样本的特征点映射到低维空间中与五官模板进行匹配，取出匹配的风格化五官素材；

步骤三、利用改进的主动形状模型进行人脸特征点定位获得脸型的线描图后，使用Hu矩轮廓匹配方法查找最接近的脸型模板；

步骤四、然后利用颜色分割去除背景与肌肤区域，计算得到发型与服饰的轮廓，同样通过Hu矩轮廓匹配方法实现发型模板与服饰模板的快速匹配；

步骤五、最后采用基于与或图表示的方法合成各匹配模板，并进行夸张化渲染，从而实现人物肖像的漫画风格化。

进一步，所述步骤二具体步骤如下：

步骤2.1、根据人脸特征点的坐标位置信息获得五官的具体位置，并使五官分割成一个个矩形，将截取出来的五官图像初始化为大小统一的灰度图像；

步骤2.2、对截取的五官图像采用基于主成分分析的思想进行降维处理，将单个五官图像映射到低维的数字空间；

步骤2.3、在低维空间将降维后的PCA数据与五官素材库中的五官模板进行匹配，通过计算最小欧式距离选取出匹配的风格化五官素材。

进一步，所述步骤三具体步骤如下：

步骤3.1、根据人脸特征点的坐标位置获得脸型轮廓的特征点信息，将这些特征点连接得到人脸轮廓的线描图；

步骤3.2、计算得到人脸轮廓的7个Hu矩特征，采用Hu矩轮廓匹配方法在风格化脸型素材库中查找出最接近的脸型模板。

进一步，所述步骤四具体步骤如下：

步骤4.1、利用输入的单一背景图像对人物肖像图像进行背景分割去除背景区域，对得到的前景图像利用肤色分割去除人脸与脖子的皮肤区域，使得图像中只剩下发型与服饰区域；

步骤4.2、然后对此区域进行边缘提取得到发型与服饰的轮廓，计算轮廓的Hu矩特征，采用Hu矩轮廓匹配方法在风格化素材库中查找出最相似的发型与服饰模板。

进一步，所述步骤五具体步骤如下：