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基于 MATLAB 的图像笔触化处理中南大学 信息科学与工程学院 智能科学与技术专业 1502 班

杨宇豪 杨佳忆 郭龙琴本文主要描述了本小组在进行选题及大概工作的规划情况，及选题缘由意

义。

选题缘由

数字图像处理这门课可以说对于我们来说并不陌生，在我们的生活中就存

在着许多图像处理的实际应用。例如，我们会用 Photoshop 来处理图片，会

用 B612 咔叽、Snow 等软件来美化自拍。所以考虑到这些比较实用且常见的

应用，我们决定仿照上述软件，探究图像风格化的不同原理，实现一个图像风

格化处理的软件。最终经更改确认风格为模仿画笔作画风格——笔触。

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研究的理论基础

一个基本的图像（处理和分析）可由以下五部分表示：

研究的主要内容

将图像变为素描形式，并且在此基础上增添色彩，使照片呈现出不同的视

觉效果。另，可完成彩铅、圆珠笔画以及油画的风格实现。

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研究的思路和方法

思路： 1·将照片变为漫画形式；

2·将照片变为素描形式；

3·手动调节照片的亮度等。

实现： 1·处理边缘、色彩饱和度以及图像的虚化；

2·对边缘以及图片 RGB 进行更改处理；

3·调整图像强度、饱和度以及明度帮助使用者找到视觉上最佳效果。

其 中 素 描 部 分 拟 计 划 基 于 Combining Sketch and Tone for Pencil

Drawing Production 这篇文章的原理进行实现。

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从算法流程图可以看出，该算法分两大部分：

1.生成笔画结构：编写函数得到图片的线条图 S。由于运用边缘函数得到的图

片特点与我们想要的效果不尽相同，所以我们通过自己编写的函数来处理图像

得到一个较为理想的边缘线条图。

2.色调映射及纹理渲染：取色结合笔绘纹理得到最终色调 T。这里运用了我们

本学期所学过的直方图的知识，通过对得到的数据分析更改最终得到一个全局

的色调图。搜集挑选合适的纹理与原有图片的色调相结合，得到最终结果。

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结合铅笔纹理得到最终色调 T：最终得到图片 P=S*T。

在线条分类及绘制步骤中，主要是模拟铅笔画笔触风格，需要按照预定好的

8 个方向，计算每一个像素点卷积值。每一个像素点按正反两个方向计算采样

点并计算卷积，计算量是非常大的。这里的卷积计算有一个优化技巧，计算完

种子点的卷积值及位置后，下一个点卷积计算可以借助种子点相应计算结果，

进行增量累加计算，这样可以避免重复计算采样点位置以及卷积值，极大提高

计算速度。

在色调映射步骤，本人并没有采用文中提到的直方图匹配方法，而是采用了

另一种方法，同时在纹理渲染步骤，也没有采用文中的方法，而是通过叠加一

张普通纹理的方式实现，但是叠加方法是一个关键点，并不是类似 Photoshop

中常见的线性减淡、线性加深或者正片叠底等方法。

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 下面是对比图，原图（上），算法结果（下）

             

人员分工

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杨佳忆：学习边缘检测算法，查找资料并尝试实现素描图像

杨宇豪：熟悉MATLAB 并建立软件界面以及与内部的连接

郭龙琴：学习双边滤波算法，查找资料并尝试实现素描图像

时间规划

第五六周，查找资料进行相关算法学习，不局限于上述算法并尝试基础实

现；

第七八周，完成系统框架，基本完成素描及彩铅等转换；

第九十周，调节参数、对完成作品进行改进使得作品能更加逼近理想状态。

文献参考

[1]周庆芳. 基于 MATLAB 实现图像素描效果的研究[J]. 时代教育, 2016(9):152-152.[2] Lu C, Xu L, Jia J. Combining sketch and tone for pencil drawing production[C]// Eurographics Association, 2012:65-73.