基于示例学习的肖像画自动生成系统

摘要

肖像画是一种非常流行的艺术表现形式。肖像画，特别是人脸的肖像可以艺术化地表现出个人的面部特性。但是，绘制肖像画，特别是要想把人物的脸部特征用线条简洁的肖像画描绘出来，并非一件简单的事，也不是每个人都可以轻易做到的，只有经过长期刻苦训练的艺术家才能绘制出非常逼真的肖像画。由于绘画的学习是通过不断的观察和临摹等多种实践活动来完成的，画家的风格和绘画技巧也是很难用清晰的语法规则来描述。所以，让计算机学习画家的这种绘画能力，并且能根据给定的人脸图像来自动生成相应具有一定风格的肖像画是一个非常困难和具有挑战性的课题。 本文将从示例学习的角度来研究用计算机自动生成具有艺术家风格的肖像画，希望能通过对画家所绘制的肖像作品进行统计学习的方法来得到有关绘画的知识，从而让计算机可以自动生成人脸的肖像画。本文采用Markov随机场模型描述肖像画和人脸图像之间的统计关系，从理论上分析了文中提出方法的可行性。 本文实现了一个基于示例学习的人脸肖像画自动生成系统。该系统可以根据用户给定的正面人脸照片自动生成相应的人脸肖像画。系统采用了非参数化采样方法和图像匹配方法。对给定图像上的任意像素点及其邻域，通过在样本空间搜索并匹配所有的相似邻域计算该像素点在相应的肖像画上出现的条件概率。然后，根据艺术家的风格和得到的条件概率绘制出期望得到的肖像画。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4本文主要研究内容和论文的整体结构

第2章Markov随机场模型与纹理合成技术

2.1 Markov随机场与计算机视觉

2.1.1 Markov随机场相关基本概念

2.1.2 MRF分析框架

2.1.3 MRF在计算机视觉中的应用

2.2纹理合成技术与艺术风格学习

2.2.1纹理合成技术的发展历史

2.2.2纹理的定义和表示

2.2.3纹理合成的常用方法

2.2.4基于样图的纹理合成主要技术

2.2.5图像艺术风格的学习

2.3本章小结

第3章基于Markov随机场的肖像画自动生成算法

3.1使用非均匀的Markov随机场建模

3.2非参数化概率采样

3.2.1概率模型

3.2.2采样过程说明

3.2.3采样算法细节

3.3图像相似度计算

3.3.1距离度量

3.3.2相关度量

3.4本章小结

第4章肖像画自动生成系统的实现

4.1系统实现

4.1.1代码架构

4.1.2实现工具

4.2训练样本

4.2.1训练样本的采集要求

4.2.2三种风格的训练肖像画

4.2.3人脸对齐问题

4.3图像匹配采用距离度量法

4.4加速策略

4.5自建样本库的实验结果

4.6 AR人脸库实验结果

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及使用授权书

致谢