这三幅图应该都是手机版本制作的,它们一个比较显著的特点是分辨率比较相似。如何实现类似的效果了?(注意后面两图天上的云是相同的)
首先我想到的是Prisma的实现方法,这种实现方法,最后得到的是纹理的转换,效果应该说非常好,但是依赖于深度学习,目前这个方面掌握的不是很明确。而且显然上面三图不是纹理转换。
继续寻找,主要参考《 实现<你的名字>同款滤镜,python+opencv》等相关资料。
一、问题分析
对于这样一副图片,如果想变成《你的名字》这种效果,需要做以下事情
(一)背景(天空)分割,替换后再融合
在自然界的图片中,很难出现动漫中大多大多的云彩。首先需要将 背景(天空)分割出来,替换成动漫的天空,并且在很好地融合回去。
需要实现的技术:1. 背景(天空)分割;2.再融合。需要准备的材料:1.大块的动漫云图
(二)前景色调转换
为了实现漫画中具有卡通意味的前景色调,需要对前面切割下来的前景图片进行色调转换。
需要实现的技术:3.LUT和色块制作
(三)程序框架
需要实现的技术:基于GOMfcTemplate2,实现图像的输入输出、滤镜操作的参数选择等基础操作
二、材料准备
1.大朵的云。先找到一副自然界中的云。
再准备(制作)一幅动漫的云和一副星空的图片.
三、算法实验
1. 背景(天空)分割,采用材料中的方法,修改形态学部分
/************************************************************************//* 1.背景(天空)分割 *//************************************************************************/ cvtColor(matSrc,temp,COLOR_BGR2HSV); split(temp,planes); equalizeHist(planes[2],planes[2]);//对v通道进行equalizeHist merge(planes,temp); inRange(temp,Scalar(100,43,46),Scalar(124,255,255),temp); erode(temp,temp,Mat());//形态学变换,填补内部空洞 dilate(temp,temp,Mat()); imshow("原始图",matSrc);
对于这幅图来说,效果不错(右上角明显的是错误,而塔中间的一个很小的空洞,最后生成的效果应该可以忽略不计)
2.再融合
以此为mask,直接将云图拷贝过来(之前需要先做尺度变换,就是resize) 距离变换?
cvtColor(temp,mask,COLOR_BGR2GRAY);//将结果存入maskresize(matCloud,matCloud,matSrc.size());matCloud.copyTo(matSrc,mask);
这个时候看图片,还是有很多瑕疵的,特别是下方护栏的边缘的地方。但是对于这样的图片,其前景和背景的分割,主要部分的效果还是非常不错的;
所以采用seamlessclone,得到以下结果
//seamless clone Point center(matSrc.cols/2,matSrc.rows/2); Mat normal_clone; Mat mixed_clone; Mat monochrome_clone; seamlessClone(matCloud, matSrc, mask, center, normal_clone, NORMAL_CLONE); seamlessClone(matCloud, matSrc, mask, center, mixed_clone, MIXED_CLONE); seamlessClone(matCloud, matSrc, mask, center, monochrome_clone, MONOCHROME_TRANSFER);
NORMAL_CLONE
MIXED_CLONE
MONOCHROME_TRANSFER
相比较之下, MIXED_CLONE对原图纹理的保存更好一些,对有错误的地方的进行了很好地遮盖。
3.LUT和色卡制作
色调转换的意义,在于使得全图具有更多的“卡通”意味在厘米,毕竟我们想要实现的最终效果想要类似“你的名字”。那么什么是“动漫”的效果?这是一个见仁见智的问题。我找到一些做得较好的转换
总的来说,卡通的效果是“颜色更加鲜艳”“细节比较少”等,是一个比较主观的定义;对于”你的名字“这个效果来说,应该还有一个色调的变换
那么,就以表面模糊、彩色直方图均衡以及色相调整这些比较容易实现的方法来达到目的。
step1.双边滤波
step2.彩色直方图
step3.饱和度调整
/************************************************************************/ /* 3.卡通画处理 */ /************************************************************************/ //双边滤波 bilateralFilter(mixed_clone,temp,5,10.0,2.0); //彩色直方图均衡,将RGB图像转到YCbCr分量,然后对Y分量上的图像进行直方图均衡化 cvtColor(temp,temp,COLOR_BGR2YCrCb); split(temp,planes); equalizeHist(planes[0],planes[0]); merge(planes,temp); cvtColor(temp,temp,COLOR_YCrCb2BGR); //提高饱和度 Mat Img_out(temp.size(), CV_32FC3); temp.convertTo(Img_out, CV_32FC3); Mat Img_in(temp.size(), CV_32FC3); temp.convertTo(Img_in, CV_32FC3); // define the iterator of the input image MatIterator_<Vec3f> inp_begin, inp_end; inp_begin=Img_in.begin<Vec3f>(); inp_end =Img_in.end<Vec3f>(); // define the iterator of the output image MatIterator_<Vec3f> out_begin, out_end; out_begin=Img_out.begin<Vec3f>(); out_end =Img_out.end<Vec3f>(); // increment (-100.0, 100.0) float Increment=50.0/100.0; //饱和度参数调整 float delta=0; float minVal, maxVal; float t1, t2, t3; float L,S; float alpha; for(; inp_begin!=inp_end; inp_begin++, out_begin++) { t1=(*inp_begin)[0]; t2=(*inp_begin)[1]; t3=(*inp_begin)[2]; minVal=std::min(std::min(t1,t2),t3); maxVal=std::max(std::max(t1,t2),t3); delta=(maxVal-minVal)/255.0; L=0.5*(maxVal+minVal)/255.0; S=std::max(0.5*delta/L, 0.5*delta/(1-L)); if (Increment>0) { alpha=max(S, 1-Increment); alpha=1.0/alpha-1; (*out_begin)[0]=(*inp_begin)[0]+((*inp_begin)[0]-L*255.0)*alpha; (*out_begin)[1]=(*inp_begin)[1]+((*inp_begin)[1]-L*255.0)*alpha; (*out_begin)[2]=(*inp_begin)[2]+((*inp_begin)[2]-L*255.0)*alpha; } else { alpha=Increment; (*out_begin)[0]=L*255.0+((*inp_begin)[0]-L*255.0)*(1+alpha); (*out_begin)[1]=L*255.0+((*inp_begin)[1]-L*255.0)*(1+alpha); (*out_begin)[2]=L*255.0+((*inp_begin)[2]-L*255.0)*(1+alpha); } } Img_out /=255; Img_out.convertTo(matDst,CV_8UC3,255);
算法部分各种结果展现
现在看来,结果还是不很想”你的名字“的效果,但是美化的效果是有的。存在比较大的硬伤就是天空算法中,会找到一些边界,比如。
为什么会出现这种情况?因为seamlessClone只是clone算法,而不是融合算法,所以需要后续优化。
四、工程实现
基于GOMfcTemplate2,实现图像的输入输出、滤镜操作的参数选择等基础操作
下一步,还需要继续研究清楚各种算法的原理,得到更好的结果。
2017年7月25日19:18:45 前面的问题没有解决完,耽搁了几天:
一个是最上面边缘的不和谐过渡问题,我重新学习了一下《实现<你的名字>同款滤镜》,他的解决方法更好,主要是在seamless的时候,不是全图融合,而是找出轮廓后再融合。
//2017年7月25日 添加寻找白色区域最大外接矩形的代码 VP maxCountour = FindBigestContour(mask); Rect maxRect = boundingRect(maxCountour); if (maxRect.height == 0 || maxRect.width == 0) maxRect = Rect(0,0,mask.cols,mask.rows);//特殊情况 //暴力拷贝 matDst = matSrc.clone(); resize(matCloud,matCloud,matDst.size()); matCloud.copyTo(matDst,mask); //为seamless准备材料 resize(matCloud,matCloud,maxRect.size()); //seamless clone Point center = Point ((maxRect.x+maxRect.width)/2,(maxRect.y+maxRect.height)/2);//中间位置为蓝天的背景位置 Mat normal_clone; Mat mixed_clone; Mat monochrome_clone; seamlessClone(matCloud, matSrc, mask, center, normal_clone, NORMAL_CLONE); seamlessClone(matCloud, matSrc, mask, center, mixed_clone, MIXED_CLONE); seamlessClone(matCloud, matSrc, mask, center, monochrome_clone, MONOCHROME_TRANSFER);
这个时候,结果就更是perfect了,和原文一样,我采用 NORMAL_CLONE 的方法,目前的结果为
而在曾经出现过问题的地方,有所收敛
好看多了
修改代码的时候需要注意mask的修改,这点在代码里面说明了,自己看。
二个是,我感觉现在前景虽然对比度提高,颜色鲜艳,但明显不是动漫的感觉呀。漫画的效果肯定是有一些论文的,
依稀记得《master opencv with practical projects》第一章实现cartoon效果,
但是这个效果也太随意了(这篇文章在作者一定是个爸爸,妈妈是不会放自己小孩这样的图片的)。找到它的代码进行修改
应该还可以进一步提高,但是这个效果很有意思,开源之,大家可以一起来看。
2017年7月28日19:21:27
进一步思考,这种融合效果能否用于图像拼接?进行了一些常识
Mat matreult = Mat(normal_clone.rows + 30 ,matCloud.cols,CV_8UC3,Scalar( 0 ));
Mat halfTop = matreult(Rect(0,0,maxRect.width,30)); Mat halfDown= matreult(Rect(0,30,normal_clone.cols,normal_clone.rows)); matTop.copyTo(halfTop); normal_clone.copyTo(halfDown); Mat matNormal = matreult.clone(); mixed_clone.copyTo(halfDown); Mat matMixed = matreult.clone(); monochrome_clone.copyTo(halfDown); Mat matMonochrome = matreult.clone();
可以看到,在边缘部分,由于meanlessclone进行了全局的处理,所以和原图的差距比较大,反而造成了新的误差,所以可能直接适用于图像拼接不适合。