基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法及装置
专利汇可以提供基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法及装置，该方法将输入图像进行灰度变换，得到灰度图像；将灰度图像进行处理得到预处理图像，将预处理图像进行 图像分割 处理，得到分割图；将灰度图像进行梯度处理，得到梯度信息；根据梯度信息，确定所述分割图的各个分割区域的纹理走向；根据输入图像生成白噪声图像；结合所述分割图的各个分割区域的纹理走向和白噪声图，生成纹理图；将输入图像进行处理，得到轮廓图；将纹理图和轮廓图融合，生成素描图。本发明使用多方向的纹理，使得生成的素描画接近于真实的手绘素描效果，素描效果更加丰富和鲜活。，下面是基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法及装置专利的具体信息内容。
1.基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将输入图像进行灰度变换，得到灰度图像；
2)将灰度图像进行处理得到预处理图像，将预处理图像进行图像分割处理，得到分割图；
3)将灰度图像进行梯度处理，得到梯度信息；根据梯度信息，确定所述分割图的各个分割区域的纹理走向；
4)根据输入图像生成白噪声图像；
5)结合所述分割图的各个分割区域的纹理走向和白噪声图，生成纹理图；
6)将输入图像进行处理，得到轮廓图；
7)将纹理图和轮廓图融合，生成素描图；
确定分割图的各个分割区域的纹理走向包括：
将各个分割区域中每个像素所对应的梯度角度正切值与零进行比较：若像素的梯度角度正切值大于零，记录此像素点的纹理方向为45度；否则，记录此像素点的纹理方向为-45度；即：
其中，Iinput为输入的像素，Ni为第i个分割区域，Iinput_tanθ为输入像素的梯度正切值，Ioutput_θ为输出像素的纹理方向；
统计同一分割区域中，45度纹理方向和-45度纹理方向的像素点数目，分别记录为num1和num2；即：
其中，num1的初始值为：num1＝0；num2的初始值为：num2＝0；
比较num1和num2的大小：若num1大于num2，则此分割区域的纹理方向为45度；若num1小于等于num2，则此分割区域的纹理方向为-45度；即：
其中，Ni_θ为分割区域i的纹理方向。
2.根据权利要求1所述的基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，还包括使用多尺度形态学开闭重建运算，对灰度图像进行处理得到预处理图像的步骤：
所述多尺度形态学开闭重建运算为用不同尺寸的结构元素，对灰度图像进行形态学开闭重建运算，将处理结果相加求平均，得到预处理图像；
所述多尺度结构元素定义如下：
其中，n为尺度结构元素的尺度参数，为一正数，在本方法中令n＝3；b为基本结构元素；
表示形态学处理中的腐蚀操作；上式的含义是，大的结构元素是通过小的结构元素不断腐蚀得到的。
3.根据权利要求1所述的基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，还包括将预处理图像进行分水岭图像分割处理，得到分割图的步骤：
将预处理图作形态学梯度处理，生成形态学梯度图；形态学梯度图＝预处理图像的膨胀图-预处理图像的腐蚀图；
对预处理图进行形态学开重建和形态学闭重建操作，作滤波平滑，得到滤波平滑图；
根据滤波平滑图，计算前景标记和背景标记；
根据前景标记和背景标记，修改形态学梯度图，进行分水岭分割，得到分割图。
4.根据权利要求3所述的基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，所述计算前景标记和背景标记包括：
求取滤波平滑图的局部极大值二值图像，对局部极大值二值图像作形态学开闭运算，平滑边缘，并去除图像中像素个数小于20的局部极小值区域，移除孤立像素点，得到前景标记图；
对滤波平滑图，用最大类间方差Otsu法求阈值，然后进行二值化，得到二值图像；所述最大类间方差Otsu法求取求阈值包括：
设滤波平滑图的灰度范围为{0,1,2,3......l}，灰度i的像素数为ni，记图像的总像素数为 灰度为i的像素出现的概率为：
选择一个阈值t∈[1,l-1]，阈值t将图像的灰度像素分割成C1:{0,1,2......,t}和C2:
{t+1,t+2,......,l}两部分，C1、C2出现的概率分别为：
其对应的均值分别为：
图像的总体灰度均值为：
阈值所分得的两个区域的最大类间方差为：
采用遍历的方法，在t∈[1,l-1]的范围内，求取使得 最大的阈值t，即为所求阈值；
对二值图像进行距离变换，分水岭分割，得到的分水线图像作为背景标记。
5.根据权利要求1所述的基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，所述梯度信息为梯度角度的正切值：
tanθ＝[Fy/Fx]
其中，Fx为灰度图像经过梯度处理后，得到的水平方向的梯度值；Fy为灰度图像经过梯度处理后，得到的垂直方向的梯度值；θ为梯度角度，tanθ为梯度角度的正切值。
6.根据权利要求1所述的基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，还包括将输入图像由RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，并提取V分量，结合分割图和V分量添加白噪声，生成白噪声图的步骤：
在提取的V分量图上计算每个分割区域的平均亮度值Ri，Ri表示第i个分割区域；
将亮度图像中每个区域的像素点和区域平均值进行比较，按照下述公式求取新的像素值：
T1＝k1·(1-Iinput),k1∈[0,1.0]
T2＝k2·(1-Iinput),k2∈[0,1.0]
其中，Iinput为输入像素的亮度值，Ioutput是输出像素的亮度值；Ioutput1为在输入像素的亮度值Iinput小于等于区域i内所有像素的平均值Ri时，输出像素的亮度值Ioutput的取值；
Ioutput2为在输入像素的亮度值Iinput大于区域i内所有像素的平均值Ri时，输出像素的亮度值Ioutput的取值；T1和T2公式中的两个变量值；p为一个随机数，取值范围：p∈(0,1)；Ri为区域i内所有像素的平均亮度值，Imax1、Imax2为输出噪声的最大亮度值，通常为1；I为一个常数可由用户根据需要进行定义，本方法中令I＝0.2，式中k1和k2是两个经验值，本方法中k1＝
0.7，k2＝0.3。
7.根据权利要求1所述的基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，所述纹理图是结合分割图的各个分割区域的纹理走向和白噪声图，由运动模糊滤波器进行滤波生成。
8.根据权利要求1所述的基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法，其特征在于，所述轮廓图是将输入图像进行霓虹处理生成。
9.基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成装置，其特征在于，包括如下模块：
用于将输入图像进行灰度变换，得到灰度图像的模块；
用于将灰度图像进行处理得到预处理图像，将预处理图像进行图像分割处理，得到分割图的模块；
用于将灰度图像进行梯度处理，得到梯度信息；根据梯度信息，确定所述分割图的各个分割区域的纹理走向的模块；
用于根据输入图像生成白噪声图像的模块；
用于结合所述分割图的各个分割区域的纹理走向和白噪声图，生成纹理图的模块；
用于将输入图像进行处理，得到轮廓图的模块；
用于将纹理图和轮廓图融合，生成素描图的模块；
确定分割图的各个分割区域的纹理走向包括：
将各个分割区域中每个像素所对应的梯度角度正切值与零进行比较：若像素的梯度角度正切值大于零，记录此像素点的纹理方向为45度；否则，记录此像素点的纹理方向为-45度；即：
其中，Iinput为输入的像素，Ni为第i个分割区域，Iinput_tanθ为输入像素的梯度正切值，Ioutput_θ为输出像素的纹理方向；
统计同一分割区域中，45度纹理方向和-45度纹理方向的像素点数目，分别记录为num1和num2；即：
其中，num1的初始值为：num1＝0；num2的初始值为：num2＝0；
比较num1和num2的大小：若num1大于num2，则此分割区域的纹理方向为45度；若num1小于等于num2，则此分割区域的纹理方向为-45度；即：
其中，Ni_θ为分割区域i的纹理方向。
基于梯度修正和多向纹理提取的素描画生成方法及装置
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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