[发明专利]一种快速的彩色素描图像生成算法

说明书

本发明提出了一种快速的彩色素描图像生成算法，将输入的RGB图像转换到YUV空间，提取出Y通道图像(即灰度图)，再用不同程度的高斯内核对灰度图进行卷积运算，生成一张中度模糊图和一张轻度模糊图，然后将灰度图与轻度模糊图合成一张边缘特征图，再用中度模糊图与边缘特征图合成最终模糊图，然后将灰度图与最终模糊图进行除法混合得到灰度素描图。将灰度素描图替换YUV空间的Y通道再转换回RGB空间，即可生成彩色素描图。相对与其他素描图像生成算法，本发明具有实现简单、运算快速、成像细节丰富、物体轮廓清晰等优点。

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域，尤其涉及一种快速的彩色素描图像生成算法。

背景技术

随着数字图像处理技术的不断进步以及大量以图片分享为载体的社交软件的不断涌现，简单的数字图片已经不能满足人们日益增长的生活娱乐需求，各种艺术风格化的图片分享成为了一种新的社交和娱乐方式，如将普通风格的数字图片转换成为具有素描、卡通、水彩、油画等风格化的图片在年轻人中已经十分流行。

素描图像是其中最流行的艺术风格之一，目前已有大量的算法研究。在众多素描图像的生成方法中，基于灰度合成的方法因其实现简单、运算快速、成像效果好等特点得到了广泛的运用。

目前基于灰度合成的素描图像生成算法大致由以下步骤组成：1.对灰度图像取反生成负片；2.对负片进行高斯滤波处理生成模糊图像；3.将灰度图像与模糊图像进行除法混合得到素描图像。

发明人在研究中发现，以上经典的基于灰度合成的素描图像生成算法存在两个重要的缺陷：一是该算法对灰度图像取反生成负片的过程是多余的，经发明人在研究中发现取消该步骤也能达到同样的目的；二是该算法用于灰度合成的模糊图像制作过程比较粗糙，导致最后生成的素描图像会出现素描颜色较淡，图像细节丢失，物体轮廓表现不明显等缺陷。

基于此，本发明提出了一种快速的彩色素描图像生成算法：不需要对图像生成负片，引入边缘特征图，对模糊图像进行更加精细和复杂的处理，使得最终生成的素描图像颜色更加浓郁，细节表现更加丰富，物体轮廓更加清晰。

发明内容

本发明提出了一种快速的彩色素描图像生成算法，该算法具有实现简单、时间复杂度低、成像细节丰富等特点，其内容包括：

步骤1，将输入的RGB空间图像转换为YUV空间的图像；

步骤2，提取Y通道图像(即灰度图)，并对其进行不同程度的高斯滤波处理，生成一张中度模糊图和一张轻度模糊图；

步骤3，将灰度图和轻度模糊图合成一张边缘特征图；

步骤4，将中度模糊图和边缘特征图合成一张最终模糊图；

步骤5，除法混合灰度图与最终模糊图，生成一张灰色素描图；

步骤6，用灰色素描图叠加U和V通道并转换回RGB空间，生成彩色素描图。

首先将图像从RGB颜色空间转换到YUV颜色空间。YUV空间中的Y通道表示了图像的亮度，即为其灰度图，U和V通道共同表示了图像的色度。在Y通道上进行后续处理可以生成灰色的素描图，而由于U和V通道保存了图像的色度，因此可以通过U和V通道对灰色素描图上色生成彩色素描图。RGB颜色空间转换到YUV颜色空间的计算公式如下：

Y＝R*0.299+G*0.587+B*0.114

U＝-R*0.169-G*0.331+B*0.5+128

V＝R*0.5-G*0.419-B*0.081+128

然后提取出YUV图像的Y通道，即原始RGB图像的灰度图，该灰度图将用于生成一张灰度素描图，其主要过程包括用高斯滤波生成不同程度的模糊图、合成边缘特征图、合成最终模糊图、除法混合生成灰度素描图等，其详细过程如下文。