面向在线实时应用的卡通风格化方法.pdfVIP

第23卷 第 1期 厦门X_s-学院学报 V01．23 No．1 2015年2月 JournalofXiamenUniversityofTechnology Feb．2015 面 向在线实时应用的卡通风格化方法 洪朝群 ，陈旭辉 ，2 (1。厦门理工学院计算机与信息工程学院，福建 厦门361024； 2．福建省高校物联网应用技术重点实验室，福建 厦门361024) [摘 要]针对视频的卡通风格化存在着处理速度慢和连续帧中边缘视觉效果差的问题 ，提 出具有高 实时性的视频卡通风格化处理方法．该方法主要 包括扩展非线性扩散、边缘检测、彩色量化和融合 4个步 骤．边缘检测算法基于高斯—拉普拉斯算子进行改进，速度更快而且在连续帧中视觉效果更好；在扩展非线 性扩散和色彩量化的过程中利用查表法获取滤波系数和量化值，避免 了对每一个像素计算高斯方程和量化 方程，进一步提高了速度；同时，在传输过程 中对边缘 图像和量化图像采取分离编码进行传输，降低 了码 率．实验证明，在视频聊天、在线游戏等实时性要求高的应用场合中，该方法对人脸和景物都取得了良好 的卡通风格化效果． [关键词]卡通风格化；实时应用；边缘检测；扩展非线性扩散；色彩量化 [中图分类号]TP391 [文献标志码]A [文章编号]1673—4432 (2015)01—0073—06 目前，各种图像与视频风格化特效被广泛应用到在线视频聊天场合，用于增强娱乐效果或者改变 自己的形象．微软的LiveMessenger、罗技的USB摄像头驱动已经实现了部分特效并进入实际应用领 域．而在线游戏同样有类似需求．把现实抽象为卡通、动漫风格的方法是图像与视频风格化的方法之 一 通常被称为卡通风格化，最近倍受国内外研究工作者的关注 ¨j．在卡通风格化的相关方法中， ， DougDeCarlo和AnthonySantella提出了一种处理照片的算法 。“，用于获得简化的、风格化的视觉效 果，然而该方法没有考虑实时性的要求，只应用于静态图像，未能应用于视频序列当中．Wang提出 了把现实视频转化为卡通化视频的半 自动算法 J，该算法复杂度很高，不适合实时处理应用．Jan Fischer等人提出了一种更快的方法 J，并且应用于虚拟现实系统，但是所获得的视觉效果存在问题， 特别是视频中连续帧的边缘效果，会出现前一帧中被检测为边缘的部分在下一帧的相似位置被检测为 非边缘的现象．这一问题当视频中存在人脸的时候尤为明显．Winnnemoller等人提出了实时视频抽象 方法 ，获得了比较好的效果，但是该方法的速度仍然较慢，在 CPU模式下对于 CIF分辨率的视频 仅能达到每秒3到4帧，因此不能满足在线视频聊天等应用的高实时l生要求．可见，现有方法在风格 化速度和连续帧的边缘检测效果上还存在不足．本文基于传统卡通风格化方法的框架，在上述两方面 提出了相应的改进方法，使其能够满足在线视频聊天等应用的高实时陛要求． 1 本文提 出的改进方法 基于对当前工作 问题的分析，本文提出的改进处主要包括 ： 1)针对边缘检测过程，采用基于高斯—拉普拉斯算子 (LaplacianofGaussian，LOG)的方法； 2)针对扩展非线性扩散和彩色量化过程，采用查表的方式获得滤波系数和量化值； 3)除了对风格化视频帧进行编码过程外，将边缘检测和量化的结果数据分离． [收稿 日期】2014—09—26 [修回日期】2014—11—27 [基金项目]国家自然科学基金项 目 ；福建省 自然科学基金项目 (Y l2o05R) [作者简介]洪朝群 (1984一)，男，副教授，博士 ，研究方向为多媒体信息处理与检索．E-mail：cqhong@xmut edu．ca · 74· 厦门理工学院学报 2015每 1．1 整体结构 本文提出的实时卡通风格化方法的整体结构主要分为扩展非线性扩散、边缘检测、彩色量化和融 合4个步骤．通过扩展非线性扩散的滤波处理，图