[发明专利]一种计算人像中发丝走向的方法及计算设备

说明书

本发明公开了一种计算人像中发丝走向的方法，包括步骤：计算人像中头发区域内每个像素点的梯度；根据每个像素点的梯度计算每个像素点的发丝方向；根据每个像素点的发丝方向生成至少一个连通区域；将至少一个连通区域以外的像素点按第一预定条件并入与其相邻的一个连通区域，生成新连通区域；以及确定每个新连通区域内发丝方向的正反向，得到每个新连通区域的发丝方向。本发明一并公开了用于执行该方法的计算设备。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种计算人像中发丝走向的方法及计算设备。

背景技术

在人脸图像处理的应用中，常需要获取某一部分的纹理信息进行进一步地处理。例如，在对人像(本公开中所述人像指包含了人脸头发区域的图像)做手绘特效处理时，需要获取人像中头发的发丝走向，又如，在对头发区域进行头发重建、发型建模等处理时，也需要获取头发区域的发丝走向，等等。因此，在实际应用中，常需要判断一张人像图像中头发区域发丝的走向(即，走势方向)。

现有的计算人像中发丝走向的方法已经有很多。如利用多张不同角度拍摄图像进行头发纹理匹配，根据视差计算头发大体模型，再利用模型的几何形态计算头发中发丝的走向；或者是，通过对已有头发模型进行拟合调整，获得近似的头发模型，从而计算发丝走向；还有的算法是通过深度学习，获得一个输入为人像图片、输出为发丝走向热度图的模型。然而，获得3D模型的方式需要极大的计算量，并且机器学习需要大量的标注数据和体积巨大的模型文件，故上述计算方法不仅耗时，还对智能硬件的性能有极高的要求。

综上，需要一种计算高效省时、又能保证准确性的计算人像中发丝走向的方案，以作为头发区域相关处理算法的通用模块用于各类人像处理中。

发明内容

为此，本发明提供了一种计算人像中发丝走向的方法及计算设备，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种计算人像中发丝走向的方法，该方法适于在计算设备中执行，包括步骤：计算人像中头发区域内每个像素点的梯度；根据每个像素点的梯度计算每个像素点的发丝方向；根据每个像素点的发丝方向生成至少一个连通区域；将至少一个连通区域以外的像素点按第一预定条件并入与其相邻的一个连通区域，生成新连通区域；以及确定每个新连通区域内发丝方向的正反向，得到每个新连通区域的发丝方向。

可选地，在根据本发明的计算人像中发丝走向的方法中，计算人像中头发区域内每个像素点的梯度的步骤包括：通过头发区域识别方法获取人像中的头发区域；以及采用预定梯度算子计算头发区域中每个像素点的梯度。

可选地，在根据本发明的计算人像中发丝走向的方法中，在得到每个新连通区域的发丝方向的步骤之后，还包括步骤：对每个新连通区域的发丝方向进行平滑处理，将平滑处理后的发丝方向作为该新连通区域的发丝方向。

可选地，在根据本发明的计算人像中发丝走向的方法中，每个像素点的发丝方向用该像素点上发丝方向与x轴的夹角角度表示，记作θ：θ＝arctan(Gy/Gx)，其中，Gy为像素点在y轴方向上的梯度，Gx为像素点在x轴方向上的梯度。

可选地，在根据本发明的计算人像中发丝走向的方法中，根据每个像素点的发丝方向生成至少一个连通区域的步骤包括：根据每个像素点的发丝方向计算该像素点与其相邻像素点的像素连接权；以及根据像素连接权生成至少一个连通区域。

可选地，在根据本发明的计算人像中发丝走向的方法中，计算像素点与其相邻像素点的像素连接权的步骤包括：若该像素点的梯度值与其一个相邻像素点的梯度值均大于梯度阈值、且该像素点的发丝方向与该相邻像素点的发丝方向的绝对差值小于角度阈值，则将该像素点与该相邻像素点的像素连接权为1；否则，将该像素点与该相邻像素点的像素连接权为0。

可选地，在根据本发明的计算人像中发丝走向的方法中，像素点(y,x)的相邻像素点包括：像素点(y,x+1)和像素点(y+1,x)。