基于视觉特性的动漫图像优选处理

刘学超

(淮北职业技术学院 计算机系，安徽 淮北 235000)

“终端动漫”是近年来随着智能手机、移动终端等设备而发展起来的一种新形式，随着3G、4G 网络的普及应用，这种新兴的动漫产品正以它自身无可比拟的优势迅速占领市场。［1］然而目前移动终端仍然存在着成本高、传输速度慢、硬件存储性能低等问题，严重制约了“终端动漫”发展，为了尽量提升用户的体验感，如何更好的对终端动漫的图像进行传输、存储、输出及显示，是摆在我们面前的一个重要问题。

动漫类图像图片多采用JPEG 格式进行压缩处理，此格式在进行高倍压缩时容易产生视觉块状模糊噪点，因此我们需要在将动漫图片的数据进行优选处理，以保证压缩质量和视觉效果。

色彩量化技术是图像处理中广泛采用的一种方式，业界提出的几种经典量化算法都有其对应的应用场合和自身的优缺点，由于动漫图片其自身的特点及应用平台，传统的图像处理算法效果并不是很好，文章在分析了各类经典算法和改进算法基础之上，提出基于视觉特性的动漫图片优选算法(Visual characteristics based algorithm VCBA)，VCBA 算法包括三个模块:(1)色彩量化处理(2)编码存储(3)解码输出。

1 色彩量化处理

图1 色彩量化处理算法流程图

该模块主要是将图片中的色彩值进行量化，将其中的关键颜色予以保留，其余颜色按相应的算法替换成关键颜色中的相近颜色，以减少图像颜色值种类。在进行优选时，要协调色彩频度与距离，选择合适的权值，保证图片的层次感满足观赏者的视觉感受。［2］色彩量化的具体优选取算法如下图1 所示，其中原图sr_ img，关键主导颜色数为K，色差归并阈值w1、w2，调色板输入颜色集为P。

2 图像编码存储模块

存储模块主要负责将原始图像中和颜色信息依照算法映射到调色板颜色集中，并存储压缩之后的图像。［3］把原始图像按像素点分割，找出每个像素x 与量化过之后的调色板中最接近的颜色，并以此颜色建立索引，对原图像像素进行编码。使用这种方法假定调色板的颜色个数为M，现在只需存储2

M 位数据，进而实现压缩存储的目的。算法描述如下:

输入:原始图像sr_ img，调色板颜色集P，图像宽度wid，图像高度hei

输出:文件格式lut. gz

(1)对二维颜色映射表PC_ index 赋初值，行数=hei，列数=wid，i=0。

(2)判断i = = hei，如果是，流程跳转到(4)，否则j=0。

(3)判断j= =wid，如果是，则i =i +1，流程跳转到(2)。否则取原图像src_ img 中坐标为［i］［j］的像素，比对颜色值C ［i］ ［j］与调色板颜色集P，找到与Ci 最接近的颜色值Pm，PC_index ［i］［j］ =m，j=j+1，循环步骤(3)。

(4)保存wid，hei，P，PC_index 到文件lut.ga中，文件采用gzip 标准压缩存储。

3 图像解码输出模块

解码输出模块实际上就是对存储过程的反向操作。对前一步骤的文件进行解压缩，读取其中的文件数据输出图像到显示器。［4］相对来说，解码输出操作最为简单，具体操作算法如下所示:

输入:文件lut. gz

输出:重构图dst_ img

(1)对文件lut. gz 解压，读取图像宽度值wid，高度值hei，调色板颜色集P，二维颜色映射表PC_ index。

(2)根据上述数据重新构图dis_ img。

(3)将dis_ img，显示输出。

4 实验与结果分析

将VCBA 算法的三个方面对实验结果进行比对分析其性能。

4.1 色彩量化效果对比分析

实验中我们挑选了几幅有代表性的图片进行比对，其中有些图片色彩层次非常丰富，有些图片则注重动画的细节表现，这样比对结果更具有一般性。实验中我们分别采用VCBA 算法、LBG 算法、频度序列算法对图片进行色彩量化。

图2 VCBA 算法处理效果图

从图中我们可以看到经VCBA 算法处理过的图片颜色数得到了最大程度的量化，与原始图片较为接近，而且我们可以看局部放大对比图中，气泡的光晕过渡衔接自然，层次纹理清晰，综上所述，VCBA 算法无论是对注重色彩图片还是注重层次细节的图片都具有良好的量化效果。［5］

4.2 压缩效果对比分析

评价图片压缩效果的两个常用指标分别是压缩比和图像质量，实验选取5 幅BMP 格式图片分别采用VCBA 算法、JPEG、JPEG2000 进行压缩，结果如下表所示:

表1 压缩率对比(单位:KB)

从表1 中可以看出VCBA 算法压缩后文件占用空间最小，下面再比对一下图片的压缩质量，这里采用PSNR (峰值信噪比)作为图像质量的评价标准，PSNR 值越高，图片质量越好。PSNR =10*lg2552/MSN 其中MSN 的计算公式如下所示:

三种方法经计算得出PSNR 值如下表2 所示:

表2 PSNR 对比结果(单位:dB)

从表2 中不难看出VCBA 算法PSNR 值最高，综上我们得出在压缩效果上，VCBA 算法无论是压缩比还是图像质量均优于其他两种方法。

4.3 编码/解码时间

表3 三种算法的编码/解码时间对比(单位:ms)

表3 的数据清晰的反映出:JPEG 在编解码上效率最高，JPEG2000 效果居中，而VCBA 算法在这一部分效果最差，平均时间在100ms 左右，其大量时间耗费在色阶量化和图像存储上，因此操作人员如果在不考虑时间效率的前提下，VCBA 算法是目前性能最好的一种操作方法。

5 结语

终端动漫目前是互联网数据传输中的一项重要业务，文章在保证素材视觉效果的前提下提出对终端动漫的色彩量化、存储等方面的操作经实验证明具有良好的效果。［6］未来我们会对算法的时间效率做进一步的改进，以提高图片的编码/解码时间。

［1］马金祥. 中国手机动漫产业发展研究［D］. 西安:西安科技大学，2012.

［2］魏小燕. 基于色阶值总和的快速映射研究［D］. 厦门大学，2010.

［3］孙家广. 计算机图形学［M］. 北京:清华大学出版社，2014:245－247.

［4］付达杰. 我国手机动漫发展困境及其出路探析［J］. 信息通信，2013，(1):227－228.

［5］宋淑彩，赵巍. 新媒体时代中国手机动漫产业发展［J］. 河北建筑工程学院学报，2006，26(1):23－28.

［6］周兵. 基于颜色对比的色彩量化算法［J］. 计算机工程学报，2012，29(8):83－87.