基于数字图像处理的图像风格转换系统

魏润国++胡东升++禹舜++郭思奎

摘 要 随着数字图像处理的发展，图像风格转换已成为当前图像处理的焦点之一。文中介绍的系统是基于数字图像处理的图像风格转换系统。系统是由MATLAB图像处理工具箱和GUI图形用户界面组成的，该系统可以实现图像风格的转换，而且具有良好的视觉效果。系统有两种工作模式，一种模式是直接处理图片文件进行风格转换，另一种模式是调用摄像头实时拍照进行风格转换。该系统可以完成素描风格转换、油画风格转换、雾化风格转换、浮雕风格转换、黑白风格转换、马赛克效果、哈哈镜效果、截取图片细节等一系列的功能。同时，可以根据用户的需求，利用MATLAB本身的图像处理工具箱进行修改。

【关键词】数字图像处理 MATLABGUI系统 风格转换

1 引言

近年来，智能手机的普遍使用使拍照变得更方便，而照片更能体现一个人的外在形象，一张优美的照片给人以感官的冲击与享受。图像风格转换的话题经久不衰，将图像加入不同的风格。目前，的技术有局限性，只能处理特定的场景和变换，同时，在图像的处理过程中易出现图像局部扭曲、风格溢出、图像与风格无法匹配等问题。图像处理技术中的图像风格转换可以通过对图像进行背景的风格转换以达到自己想要的效果，而该基于数字图像处理的图像风格转换系统的主要目标是实现选取或拍摄照片后，与想要转换的风格进行结合转换后输出。而该系统的创新为实现更丰富的图像在内容上精确地转换成参考风格提供可能，其中利用MATLAB进行数字图像处理；通过图像处理算法，完成颜色、线条、光线等的处理；该系统是基于MATLAB开发的GUI应用程序，主要用于图像的风格转换。操作过程中分为 两个模式，一个输入图像； 另外一个是即时拍照，即时拍照读取进行风格转换的功能。

2 系统的设计

2.1 系统设计的出发点

随着数字图像处理技术的发展，应用领域也更加广泛。设计本系统的出发点是基于GUI。用户在使用的时候，并不需要了解所执行的操作执行的，而是根据界面上的功能就能得到用户想要的风格。本系统为学习数字图像处理技术提供了一个良好的平台，对初学者而言更加明显，数字图像处理的基本知识刚被其接触，对于其了解不够深入，在计算机上进行编程仿真的难度很大。因此，本系统的设计可以给他们提供很大的帮助。

2.2 设计的总体方案

本系统利用 MATLAB中的 GUI平台，设计了一个合理且可视化的操作界面，后界面中的功能进行回调函数的编写，从而完成各个功能的设计，完成编写后，形成了一个图像处理系统。该系统具有的功能是人性化且实用的，而且还是一些操作简单的功能。系统设计的总体方案如图1所示。

3 风格算法介绍

3.1 素描风格算法介绍

素描风格算法的原理是是用函数检测输入图像的边缘，得到RGB向量空间的梯度，进而观察其直方图。从直方图中可以看出大部分像素值都集中于靠近白色周围，因此对它做一个灰度变换。

3.2 明亮风格算法介绍

明亮风格算法的基本原理是利用HIS模型增加色调来达到效果的实现。HSI模型的建立基于两个方面：第一个，分量与图像的彩色信息无关；第二个，H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联的。

4 主要的模块设计

4.1 文件模块

选择文件模块，可以选择不同格式的文件进行处理，选择不同的转换风格。具体代码如下：

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'，'标记图像文件格式（*.tif，*.tiff）'；...

'*.gif'，'CompurseveGIF（*.gif）'；...

'*.png'，'便携式网络图形（*.png）'；...

'*.bmp；*.dib；*.rle'，'便携式网络图形（*.bmp，*.dib，*.rle）'；...

'*.jng'，'JPEG-网络图形（*.jng）'；...

'*.pbm'，'Portable 位图（*.pbm）'；...

'*.wbmp'，'WAP 位图（*.wbmp）'；...

'*.ico'，'Windows图标（*.ico）'；...

'*.emf'，'增强图元文件（*.emf）'；...

'*.wmf'，'Windows图元文件（*.wmf）'；...

'*.tga'，'TrueVisionTarga（*.tga）'；...

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

'*.*'，'All Files（*.*）'}，...

'選择文件'）；

pathfile=fullfile（pathname， filename）； %获得图片路径endprint

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

X=imread（pathfile）；

Y=imread（pathfile）；

guidata（hObject，handles）；

4.2 操作模块

操作模块主要有主界面的显示，及其子模块构成。系统主界面有四个按钮，分别是进入、制作团队、修改建议、退出四个按钮。点击主界面的进入按钮，会弹出模式选择界面，会提示你选择两种模式，一种是选择图片进行处理模式，另一种是即时拍照进行处理模式。其中选择图片进行处理模式如图2所示，即时拍照进行处理模式如图3所示。

4.3 风格转换模块

根据不同的转换算法，利用MATLAB中的回调函数进行编辑，最后利用GUI界面对其进行包装，以便更好地操作。

以下是不同风格的处理结果，如图4、图5、图6、图7所示。

5 结论

通过上面几种图像风格功能的介绍，可以看出该系统不仅有强大包容性，而且有着强大的算法作为后盾以保证图片在处理过程中的最大不失真。从人性化的角度来看，该系统不仅可以实现图像风格的自动转换，而且还可以手动操作对图像进行操作和处理，以弥补系统不能对图像本身进行人格化处理的不足。该系统还具有一定的特效能力，如马赛克效果、切图、哈哈镜效果、添加文字等功能，该功能考虑到人们日常生活的乐趣，可根据使用者的心理自由变换。该系统操作简便，符合大多数人的操作习惯，可处理的图片格式多样，有利于该系统在人群中的传播和推广。

参考文献

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作者单位

西藏大学工学院电子信息系 西藏自治区拉萨市 850000endprint