基于數(shù)字圖像處理的圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

魏潤國++胡東升++禹舜++郭思奎

摘 要 隨著數(shù)字圖像處理的發(fā)展，圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換已成為當(dāng)前圖像處理的焦點(diǎn)之一。文中介紹的系統(tǒng)是基于數(shù)字圖像處理的圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。系統(tǒng)是由MATLAB圖像處理工具箱和GUI圖形用戶界面組成的，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圖像風(fēng)格的轉(zhuǎn)換，而且具有良好的視覺效果。系統(tǒng)有兩種工作模式，一種模式是直接處理圖片文件進(jìn)行風(fēng)格轉(zhuǎn)換，另一種模式是調(diào)用攝像頭實(shí)時拍照進(jìn)行風(fēng)格轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)可以完成素描風(fēng)格轉(zhuǎn)換、油畫風(fēng)格轉(zhuǎn)換、霧化風(fēng)格轉(zhuǎn)換、浮雕風(fēng)格轉(zhuǎn)換、黑白風(fēng)格轉(zhuǎn)換、馬賽克效果、哈哈鏡效果、截取圖片細(xì)節(jié)等一系列的功能。同時，可以根據(jù)用戶的需求，利用MATLAB本身的圖像處理工具箱進(jìn)行修改。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖像處理 MATLABGUI系統(tǒng) 風(fēng)格轉(zhuǎn)換

1 引言

近年來，智能手機(jī)的普遍使用使拍照變得更方便，而照片更能體現(xiàn)一個人的外在形象，一張優(yōu)美的照片給人以感官的沖擊與享受。圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換的話題經(jīng)久不衰，將圖像加入不同的風(fēng)格。目前，的技術(shù)有局限性，只能處理特定的場景和變換，同時，在圖像的處理過程中易出現(xiàn)圖像局部扭曲、風(fēng)格溢出、圖像與風(fēng)格無法匹配等問題。圖像處理技術(shù)中的圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換可以通過對圖像進(jìn)行背景的風(fēng)格轉(zhuǎn)換以達(dá)到自己想要的效果，而該基于數(shù)字圖像處理的圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)選取或拍攝照片后，與想要轉(zhuǎn)換的風(fēng)格進(jìn)行結(jié)合轉(zhuǎn)換后輸出。而該系統(tǒng)的創(chuàng)新為實(shí)現(xiàn)更豐富的圖像在內(nèi)容上精確地轉(zhuǎn)換成參考風(fēng)格提供可能，其中利用MATLAB進(jìn)行數(shù)字圖像處理；通過圖像處理算法，完成顏色、線條、光線等的處理；該系統(tǒng)是基于MATLAB開發(fā)的GUI應(yīng)用程序，主要用于圖像的風(fēng)格轉(zhuǎn)換。操作過程中分為 兩個模式，一個輸入圖像； 另外一個是即時拍照，即時拍照讀取進(jìn)行風(fēng)格轉(zhuǎn)換的功能。

2 系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)

隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛。設(shè)計本系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)是基于GUI。用戶在使用的時候，并不需要了解所執(zhí)行的操作執(zhí)行的，而是根據(jù)界面上的功能就能得到用戶想要的風(fēng)格。本系統(tǒng)為學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理技術(shù)提供了一個良好的平臺，對初學(xué)者而言更加明顯，數(shù)字圖像處理的基本知識剛被其接觸，對于其了解不夠深入，在計算機(jī)上進(jìn)行編程仿真的難度很大。因此，本系統(tǒng)的設(shè)計可以給他們提供很大的幫助。

2.2 設(shè)計的總體方案

本系統(tǒng)利用 MATLAB中的 GUI平臺，設(shè)計了一個合理且可視化的操作界面，后界面中的功能進(jìn)行回調(diào)函數(shù)的編寫，從而完成各個功能的設(shè)計，完成編寫后，形成了一個圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有的功能是人性化且實(shí)用的，而且還是一些操作簡單的功能。系統(tǒng)設(shè)計的總體方案如圖1所示。

3 風(fēng)格算法介紹

3.1 素描風(fēng)格算法介紹

素描風(fēng)格算法的原理是是用函數(shù)檢測輸入圖像的邊緣，得到RGB向量空間的梯度，進(jìn)而觀察其直方圖。從直方圖中可以看出大部分像素值都集中于靠近白色周圍，因此對它做一個灰度變換。

3.2 明亮風(fēng)格算法介紹

明亮風(fēng)格算法的基本原理是利用HIS模型增加色調(diào)來達(dá)到效果的實(shí)現(xiàn)。HSI模型的建立基于兩個方面：第一個，分量與圖像的彩色信息無關(guān)；第二個，H和S分量與人感受顏色的方式是緊密相聯(lián)的。

4 主要的模塊設(shè)計

4.1 文件模塊

選擇文件模塊，可以選擇不同格式的文件進(jìn)行處理，選擇不同的轉(zhuǎn)換風(fēng)格。具體代碼如下：

functionxuanze_Callback（hObject， eventdata， handles）

% hObject handle to xuanze （see GCBO）

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data （see GUIDATA）

global X；

global Y；

[filename， pathname] = uigetfile（...

{ '*jpg；*.jpeg；*.jpe'，'JPEG-文件（*jpg；*.jpeg；*.jpe）'；

'*.tif；*.tiff'，'標(biāo)記圖像文件格式（*.tif，*.tiff）'；...

'*.gif'，'CompurseveGIF（*.gif）'；...

'*.png'，'便攜式網(wǎng)絡(luò)圖形（*.png）'；...

'*.bmp；*.dib；*.rle'，'便攜式網(wǎng)絡(luò)圖形（*.bmp，*.dib，*.rle）'；...

'*.jng'，'JPEG-網(wǎng)絡(luò)圖形（*.jng）'；...

'*.pbm'，'Portable 位圖（*.pbm）'；...

'*.wbmp'，'WAP 位圖（*.wbmp）'；...

'*.ico'，'Windows圖標(biāo)（*.ico）'；...

'*.emf'，'增強(qiáng)圖元文件（*.emf）'；...

'*.wmf'，'Windows圖元文件（*.wmf）'；...

'*.tga'，'TrueVisionTarga（*.tga）'；...

'*.pcx；*.pcc'，'ZSoftPaintbrush（*.pcx，*.pcc）'；...

'*.*'，'All Files（*.*）'}，...

'選擇文件'）；

pathfile=fullfile（pathname， filename）； %獲得圖片路徑endprint

set（handles.lujing，'String'，pathfile）；

X=imread（pathfile）；

Y=imread（pathfile）；

guidata（hObject，handles）；

4.2 操作模塊

操作模塊主要有主界面的顯示，及其子模塊構(gòu)成。系統(tǒng)主界面有四個按鈕，分別是進(jìn)入、制作團(tuán)隊、修改建議、退出四個按鈕。點(diǎn)擊主界面的進(jìn)入按鈕，會彈出模式選擇界面，會提示你選擇兩種模式，一種是選擇圖片進(jìn)行處理模式，另一種是即時拍照進(jìn)行處理模式。其中選擇圖片進(jìn)行處理模式如圖2所示，即時拍照進(jìn)行處理模式如圖3所示。

4.3 風(fēng)格轉(zhuǎn)換模塊

根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換算法，利用MATLAB中的回調(diào)函數(shù)進(jìn)行編輯，最后利用GUI界面對其進(jìn)行包裝，以便更好地操作。

以下是不同風(fēng)格的處理結(jié)果，如圖4、圖5、圖6、圖7所示。

5 結(jié)論

通過上面幾種圖像風(fēng)格功能的介紹，可以看出該系統(tǒng)不僅有強(qiáng)大包容性，而且有著強(qiáng)大的算法作為后盾以保證圖片在處理過程中的最大不失真。從人性化的角度來看，該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)圖像風(fēng)格的自動轉(zhuǎn)換，而且還可以手動操作對圖像進(jìn)行操作和處理，以彌補(bǔ)系統(tǒng)不能對圖像本身進(jìn)行人格化處理的不足。該系統(tǒng)還具有一定的特效能力，如馬賽克效果、切圖、哈哈鏡效果、添加文字等功能，該功能考慮到人們?nèi)粘Ｉ畹臉啡?，可根?jù)使用者的心理自由變換。該系統(tǒng)操作簡便，符合大多數(shù)人的操作習(xí)慣，可處理的圖片格式多樣，有利于該系統(tǒng)在人群中的傳播和推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]郭思夢，張培玲.基于Matlab GUI的語音信號去噪處理[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2017（05）：147-148.

[2]喻曉，夏澎.基于Qt的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀GUI應(yīng)用軟件設(shè)計[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2017，26（05）：221-226.

[3]李寶方，邢玉清.基于MATLAB GUI的數(shù)字圖像處理仿真系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)與數(shù)字工程，2014，42（11）：2177-2180.

[4]薛媛.基于Matlab的數(shù)字水印系統(tǒng)的GUI設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2014，22（15）：101-104.

[5]李磊.基于MATLAB GUI的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)設(shè)計[D].成都理工大學(xué)，2012.

[6]岡薩雷斯，阮秋琦譯.數(shù)字圖像處理（Matlab版）（第二版）（本科教學(xué)版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[7]楊紅儒.彩色圖像融合技術(shù)研究[D].山東大學(xué)，2006.

作者單位

西藏大學(xué)工學(xué)院電子信息系 西藏自治區(qū)拉薩市 850000endprint