基于最小二乘估计人脸素描效果算法研究

摘要

人脸的卡通效果处理是一种靠美术绘画等为艺术基础的一种现实表现手法。随着电子计算机产业的飞速发展，使用计算机作为辅助创作工具而发展起来的卡通产业，是近几年发展最为迅猛的行业。同时，人脸一直是国内外学术界的研究热点之一，国内外对人脸图像视频的研究从未没有停止过。同时，人脸素描卡通画的图像处理也是学者们关注的重点之一。
　　本篇论文选择人脸为研究对象，旨在研究一种智能的人脸素描卡通化算法，通过这种算法的处理，真实的拍照人脸图像变为不同风格的具有素描效果的卡通化图像。本文算法的大致流程可以分为两步：最小二乘估计和边缘细节增强。
　　本文的主要研究工作包括：
　　(一)对现有与人脸图像处理相关的算法进行比较学习、分析、研究，掌握其理论依据及各算法效果对比。在对比学习基础上，研究一种利用最小二乘误差估计方法，借助人脸图像样本前提下，将若干幅已知真实人脸图像用于线性表示一副输入人脸图像。同时将真实人脸图像库中得到系数向量映射到素描卡通画人脸库中，使其能够在素描卡通画人脸库中合成与输入真实人脸图像最为接近的卡通人脸。由于方法将人脸图像作为一个整体对象，就可以很好地表证人脸的整体信息，轻易不会出现对称性失真、轮廓失真等情况。
　　(二)在第二步基础上，进一步研究灰度人脸图像利用自身色度信息、区域信息、边缘信息等生成一副人脸边缘信息图像。方法利用双边带滤波在保留区域边缘的前提下，去除整体区域内部的非平滑部分，将 DoG边缘检测算法用于增强轮廓信息，最后通过非线性放大增强这些轮廓信息。
　　(三)本文采用一组标准人脸图像库和一组经过专业艺术家绘制的素描人脸库作为样本，在 Matlab测试环境中进行了实验仿真，对实验参数、实验效率、实验各要素进行分析、讨论、实验对比。
　　(四)在基于本文算法基础上，利用开发平台Microsoft Visual Stutio2008，API采用OpenCV2.1作为图像处理函数完成图像读取、人脸检测、图像裁剪，素描效果生成功能的软件实现。

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第一章引言

1.1引言

1.2人脸图像卡通画的研究意义

1.3人脸图像素描卡通画的研究现状

1.4论文的研究内容和组织结构

第二章基于最小二乘法的人脸素描卡通画理论

2.1最小二乘法

2.2图像预处理理论

2.3图像滤波技术理论

2.4本章小结

第三章基于最小二乘法的人脸素描卡通画

3.1数据准备

3.2数据模型

3.3最小二乘估计

3.4利用最小二乘估计生成素描卡通人脸

3.5本章小结

第四章基于高斯差分滤波的人脸边缘加强

4.1人眼系统对素描卡通画图像的视觉特征

4.2高斯差分图像滤波

4.3局部细节增强处理方法

4.4边缘细节增强图与最小二乘素描卡通人脸的融合

4.5实验结果与分析

4.6素描人脸的识别对比实验

4.7本章小结

第五章素描效果算法的软件功能及实现

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果