[发明专利]肖像剪纸的生成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及数字艺术领域，具体涉及一种肖像剪纸的生成方法。 

背景技术

从计算机图形学的角度，剪纸是一种具有几何连通性的二值图像，从这个思路出发，Jiexu等提出基于计算机的剪纸生成方法，对于一张输入灰度图像，输出具有几何连通性的剪纸图像，在二值图像生成上，该方法采用动态阈值算法，允许用户进行交互式分层，在每一层上分别设置动态阈值参数；在保持连通性上，采用Dijkstra最短路径方法进行离散区域的连接，用图像灰度值作为路径的权重进行信息传递，找到一条最短并且权重之和最小的路径进行离散区域连接。剪纸生成本质上是个二值化问题，近年来在非真实感绘制领域，针对不同应用也出现了许多基于二值化的艺术生成算法。Jiexu等利用图像分割算法将图像分成一系列区域，以每个区域为节点，区域之间的关系作为边建立图结构，图像的二值化问题被转化为给每个节点二值赋值的最优化问题。David Mould等针对传统二值化中细节和大块阴影不能共存的问题提出算法，该方法将图像进行分层处理，一层用于保留图像大块阴影，通过能量最小化求解，第二层为细节层，通过动态阈值得到。Holger Winnemoller首先利用两个高斯核的加权作为模板对图像滤波，然后设置阈值对图像进行二值化。 

然而，现有方法存在以下问题： 

1、生成效果依赖于图像分辨率、光照等条件。现有方法都是依赖于图像像素点某个邻域的灰度信息，对其滤波或者计算能量函数求得每个像素点的最佳二值分配方式，当图像分辨率较低或者光照不均匀时，灰度信息中存在大量噪声，使得二值化效果下降，不仅丢失人物五官轮廓信息，而且产生许多面积较大的连通区域，影响人脸识别； 

2、忽略了图像肖像中的先验信息，难以保证人物相似性。人脸具有很强先验信息用于人脸识别，比如五官部位比其他部位重要，然而现有方法对图像所有信息进行相同处理，因此缺乏对人物特征的刻画，难以保证人物相似性； 

3、不具备传统剪纸的特点，缺乏剪纸艺术性。剪纸是一门传统的民间艺术，在发展过程中形成了鲜明的特点，比如光滑流畅的线条、装饰性纹样等，这些通过现有图像二值化算法无法获取，这也是低阶的图像处理方法普遍存在的问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种肖像剪纸的生成方法，其生成效果对图像分辨率、光照条件等要求较低，结合肖像中用于人脸识别的先验信息进行特征提取，以保证人物相似性，同时通过建立一系列肖像剪纸子模板库用于肖像剪纸生成，将剪纸的艺术特色加入到肖像剪纸算法生成中，保证了肖像剪纸的艺术性。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种肖像剪纸的生成方法，包括以下步骤： 

(1)对肖像剪纸按照人体五官进行分解，以建立眉毛的子模板库Γ¹、眼睛的子模板库Γ²、鼻子的子模板库Γ³、嘴的子模板库Γ⁴以及外轮廓的子模板库Γ⁵； 

(2)接收输入图像，利用ASM特征定位方法得到输入图像中人的眉毛、眼睛、鼻子、嘴以及外轮廓的定位坐标； 

(3)根据定位坐标提取输入图像的特征区域，特征区域包括眉毛区域、眼睛区域、鼻子区域、嘴区域以及外轮廓区域，并且每个特征区域对应一个图像块，分别记作I¹，I²，I³，I⁴和I⁵； 

(4)使用基于OSTU的动态阈值算法对每个图像块Iⁱ进行处理，通过设置5个不同的窗口大小，生成每个图像块Iⁱ的二值序列 其中上标i表示图像块索引号，并且i＝1，2，3，4，5，下标表示窗口大小索引号；