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TWI401945B - Digital Image Skin Adjustment Method - Google Patents

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TWI401945B
TWI401945B TW097151813A TW97151813A TWI401945B TW I401945 B TWI401945 B TW I401945B TW 097151813 A TW097151813 A TW 097151813A TW 97151813 A TW97151813 A TW 97151813A TW I401945 B TWI401945 B TW I401945B
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Hong Long Chou
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Description

數位影像的膚色調整方法
一種影像處理方法，特別有關於一種數位影像中的被攝人物的膚色調整方法。
隨著數位相機的發展，使得攝影不再是昂貴的消費。使用者可以隨意的拍攝所要的影像，用以記錄值得紀念的一刻或景象。尤其是拍攝人物更是許多攝影者的重點之一。可是在拍攝的過程中，被攝者也許因為臉上的班點、灰塵或細紋等因素，影響閱讀者對所拍攝的數位影像的觀感。
為解決此一問題，雖然可以利用數位影像編輯軟體來對數位影像進行細部的編輯。但是並非一般的使用者都對影像編輯軟體熟稔，因此也造成使用者的入門門檻的提高。另一種方式是利用提高影像的柔化，這樣雖然可以將上述的色塊部分的顏色稀釋。但是柔化處理係針對數位影像的整體進行處理。因此對於數位影像中不需要調整的地方也會被柔化處理。這樣一來，導致數位影像的觀感降低。
鑒於以上的問題，本發明的主要目的在於提供一種數位影像的膚色調整方法，對輸入影像之肌膚顏色作調整。
為達上述目的，本發明所揭露之一種數位影像的膚色調整方 法包括以下步驟：載入輸入影像Imgoriginal ；對輸入影像Imgoriginal 執行膚色偵測程序，產生相應輸入影像Imgoriginal 大小的膚色機率圖Sp；提供色相與飽和度查找表；對輸入影像執行膚色重製程序，根據色相與飽和度查找表LUT_Color對輸入影像的每一像素值查找出色度像素值，產生第一影像Img1 ，利用膚色機率圖Sp調整第一影像Img1 的每一個像素值，產生第二影像Img2 ；對第二影像Img2 執行膚色平滑處理程序，並產生第三影像Inng3 ；進行影像混合程序，對輸入影像Imgoriginal 與第三影像Img3 的每一像素值依據混合比例進行混合，並產生目標影像Imgtar 。
本發明係提供一種對數位影像的肌膚顏色進行美化處理，特別是對被攝人物的臉部肌膚。在本發明中利用膚色機率圖對輸入影像進行膚色的比對，對於膚色以外的雜訊(特別是黑斑、灰塵或非肌膚顏色的影像)進行去除，藉以提高數位影像中被攝人物的肌膚完整性。使得數位影像中的被攝人物可以更加的美觀。
有關本發明的特徵與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。
本發明係運用於具有影像處理的電子裝置，例如個人電腦、數位相機、數位相框等，但非僅限於上述例子，在此和先敘明。請參考「第1圖」所示，其係為本發明之運作流程示意圖。本發明係包括以下步驟： 載入輸入影像Imgoriginal (步驟S110)，在輸入影像Imgoriginal 中至少包括有亮度影像Y、藍色色度影像Cb與紅色色度影像Cr；對輸入影像Imgoriginal 執行膚色偵測程序(步驟S120)，產生相應輸入影像Imgoriginal 大小的膚色機率圖Sp；提供色相與飽和度查找表(步驟S130)；對輸入影像執行膚色重製程序(步驟S140)，其係根據色相與飽和度查找表LUT_Color對輸入影像的每一像素值查找出相應顏色的色度像素值，用以產生第一影像Img1 ，並利用膚色機率圖Sp調整第一影像Img1 中的每一個像素值，產生第二影像Img2 ；對第二影像Img2 執行膚色平滑處理程序(步驟S150)，並產生第三影像Img3 ；進行影像混合程序(步驟S160)，其係對輸入影像Imgoriginal 與第三影像Img3 的每一像素值依據相應的混合比例進行混合，並產生目標影像Imgtar 。
在步驟S120中的膚色偵測程序，係根據人類膚色在色彩空間中係涵蓋特定的區域，依據本發明的較佳實施例可以利用高斯函數或查找表建立一膚色機率模型，再利用此一膚色機率模型進行偵測，找出所輸入的數位影像中哪些像素顏色是屬於膚色，進而從膚色偵測程序建立出相應的膚色機率圖。其中膚色機率圖的值域係由0~255。在膚色機率圖中的數值愈高者表示愈接近膚色，反之亦然。
請參考「第2圖」所示，其係為在步驟S140的根據色相與飽和度查找表LUT_Color查找出相應顏色的色度像素值示意圖，其中更包括以下步驟：從輸入影像Imgoriginal 中選取一選擇像素(步驟S141)；根據選擇像素之所在位置從藍色色度影像Cb與紅色色度影像Cr中分別取出藍色色度像素值與紅色色度像素值(步驟S142)；對藍色色度影像利用藍色色度像素值與紅色色度像素值查找色相與飽和度查找表LUT_Color，用以產生第一藍色色度影像Cba (步驟S143)，其中Cb a ＝LUT _color [Cb ][Cr ](式1)；對紅色色度影像利用藍色色度像素值Cb與紅色色度像素值Cr查找色相與飽和度查找表，用以產生第一紅色色度影像Cra (步驟S144)，其中Cr a ＝LUT _Color [Cr ][Cb ](式2)；利用亮度影像Y、第一藍色色度影像Cba 與第二紅色色度影像Cra 生成第一影像Img1 (步驟S145)。
請參考「第3圖」所示，其係為在步驟S140的利用膚色機率圖調整第一影像示意圖，其中更包括以下步驟：取得第一藍色色度影像Cba 與第一紅色色度影像Cra (步驟S146)；根據膚色機率圖Sp分別對第一藍色色度影像Cba 與藍色色度影像Cb中的每一像素進行相應比例的計算，再輸出第二藍色色度影像Cbc (步驟S147)，其中
Cb c (x,y )＝Sp (x,y )×Cb a (x,y )＋(255－Sp (x,y )×Cb (x,y ))(式3)，(x,y)係為像素的位置座標；根據膚色機率圖Sp分別對第一紅色色度影像Cra 與紅色色度影像Cr中的每一像素進行相應比例的計算，再輸出第二紅色色度影像Crc (步驟S148)，其中Cr c (x,y )＝Sp (x,y )×Cr a (x,y )＋(255－Sp (x,y )×Cr (x,y ))(式4)，(x,y)係為像素的位置座標；根據第二藍色色度影像Cbc 與第二紅色色度影像Crc ，產生第二影像Img2 (步驟S149)。
請參考「第4圖」所示，其係為步驟S150中執行膚色平滑處理程序示意圖，其包括以下步驟：設定選取視窗(步驟S151)，並且以不重疊的方式對上述影像逐次選取區域。選取視窗係用以選擇亮度影像Y、第二藍色色度影像Cbc 與第二紅色色度影像Crc 中相同位置且相同像素陣列大小的區域；利用選取視窗分別對亮度影像Y、第二藍色色度影像Cbc 與第二紅色色度影像Crc 所選擇的影像區域通過濾波器處理，分別產生第三影像Img3 中的第二亮度影像YLP 、第三藍色色度影像CbLP 與第三紅色色度影像CrLP (步驟S152)，其中 (x,y)係為像素的位置座標；N係為選取視窗中的像素個數。濾波器的較佳實施可以採用低通濾波器(Low－pass Filter)或非線性濾波器(Nonlinear Filter)柔化處理。
在本發明中並未限定選取視窗之大小，選取視窗的大小可以是3*3像素陣列或是5*5像素陣列。選取視窗大小係根據輸入影像的大小或處理硬體的速度所決定。當選取視窗越大時，可以縮短處理時間，但是會降低對影像的膚色處理品質；反之，當選取視窗越小時，雖然可以提高膚色的處理品質，但是移動選取視窗需耗費更多的處理時間。
請參考「第5圖」所示，其係為步驟S160中在行影像混合程序示意圖，其中更包括以下步驟：提供混合比例α(步驟S161)；將亮度影像Y與第二亮度影像YLP 中的每一相應位置之像素值根據混合比例α進行混合，並產生目標亮度影像Yo(步驟S162)，其中Y o (x,y )＝α ×Y (x,y )＋(1－α )×Y LP (x,y ))(式8)；將第一藍色色度影像Cba 與第三藍色色度影像CbLP 中的每一相應位置之像素值根據混合比例α進行混合，並產生目標藍色色度影像Cbo (步驟S163)，其中Cb o (x,y )＝α ×Cb (x,y )＋(1－α )×Cb LP (x,y ))(式9)；將第一紅色色度影像Cra 與第三紅色色度影像CrLP 中的每一 相應位置之像素值根據混合比例進行混合，並產生目標紅色色度影像Cro (步驟S164)，其中Cro (x,y )＝α ×Cr (x,y )＋(1－α )×Cr LP (x,y ))(式10)；根據目標亮度影像Yo、目標藍色色度影像Cbo 與目標紅色色度影像Cro 生成目標影像Imgtar (步驟S165)。
在(式8)、(式9)與(式10)中，當輸入影像中的膚色部分越顯著時，混合比例α則會越低，使得原圖可以保留較多的膚色部分；反之，若是在經過膚色機率圖推估後，會將被誤認為非膚色像素進行調整。此時會將原圖(非膚色像素)的比重調低，並拉高YLP 、CbLP 與CrLP 的比重，藉以將顏色調整更接近膚色。
為更清楚說明本發明之運作架構，請參考「第6圖」所示，其係為本發明之運作架構示意圖。在本發明的架構中係包括有膚色偵測程序720、膚色重製程序730、膚色平滑處理程序740與影像混合程序750，並請同時配合「第1圖」~「第5圖」。首先，將輸入影像Imgoriginal 710執行膚色偵測程序720，得到第一藍色色度影像Cba 與第二紅色色度影像Cra 。接著，將第一藍色色度影像Cba 與第二紅色色度影像Cra 通過膚色重製程序730處理，用已產生第二藍色色度影像Cbc 與第二紅色色度影像Crc 。利用選取視窗分別對亮度影像Y、第二藍色色度影像Cbc 與第二紅色色度影像Crc 所選擇的影像區域通過濾波器處理，分別產生第三影像Img3 中的第二亮度影像YLP 、第三藍色色度影像CbLP 與第三紅色色度 影像CrLP 。將第二亮度影像YLP 、第三藍色色度影像CbLP 與第三紅色色度影像CrLP 分別根據混合比例α與亮度影像Y、第一藍色色度影像Cba 與第一紅色色度影像Cra 進行混合。最後，利用所產生的目標亮度影像Yo、目標藍色色度影像Cbo 與目標紅色色度影像Cro 生成目標影像Imgtar 760。
本發明係提供一種對數位影像的肌膚顏色進行美化處理，特別是對被攝人物的臉部肌膚。在本發明中利用膚色機率圖對輸入影像進行膚色的比對，對於膚色以外的雜訊(特別是黑斑、灰塵或非肌膚顏色的影像)進行去除，藉以提高數位影像中被攝人物的肌膚完整性。使得數位影像中的被攝人物可以更加的美觀。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
710‧‧‧輸入影像Imgoriginal
720‧‧‧膚色偵測程序
730‧‧‧膚色重製程序
740‧‧‧膚色平滑處理程序
750‧‧‧影像混合程序
760‧‧‧目標影像Imgtar
Y‧‧‧亮度影像
Cb‧‧‧藍色色度影像
Cr‧‧‧紅色色度影像
第1圖係為本發明之運作流程示意圖。
第2圖係為在步驟S140的根據色相與飽和度查找表查找出相應顏色的色度像素值示意圖。
第3圖係為在步驟S140的利用膚色機率圖調整第一影像示意圖。
第4圖係為步驟S150中執行膚色平滑處理程序。
第5圖係為步驟S160中在行影像混合程序中。
第6圖係為本發明之運作架構示意圖。

Claims (7)

  1. 一種數位影像的膚色調整方法，其係用以對一輸入影像之肌膚顏色作調整，該調整方法包括以下步驟：載入該輸入影像Imgoriginal ；對該輸入影像Imgoriginal 執行一膚色偵測程序，產生相應該輸入影像Imgoriginal 大小的一膚色機率圖Sp；提供一色相與飽和度查找表LUT_Color；對該輸入影像執行一膚色重製程序，其係根據該色相與飽和度查找表LUT_Color對該輸入影像的每一像素值查找出相應顏色的色度像素值，用以產生一第一影像Img1 ，並利用該膚色機率圖Sp調整該第一影像Img1 中的每一個像素值，產生一第二影像Img2 ；對該第二影像Img2 執行一膚色平滑處理程序，並產生一第三影像Img3 ；以及進行一影像混合程序，其係對該輸入影像Imgoriginal 與該第三影像Img3 的每一像素值依據相應的混合比例進行混合，並產生一目標影像Imgtar 。
  2. 如請求項1所述之數位影像的膚色調整方法，其中在該輸入影像Imgoriginal 中至少包括有一亮度影像Y、一藍色色度影像Cb與一紅色色度影像Cr。
  3. 如請求項2所述之數位影像的膚色調整方法，其中查找該色相 與飽和度查找表LUT_Color中更包括以下步驟：從該輸入影像Imgoriginal 中選取一選擇像素；根據該選擇像素之所在位置從該藍色色度影像Cb與該紅色色度影像Cr中分別取出一藍色色度像素值與一紅色色度像素值；對該藍色色度影像利用該藍色色度像素值與該紅色色度像素值查找該色相與飽和度查找表LUT_Color，用以產生一第一藍色色度影像Cba ，其中Cb a =LUT_Color [Cb ][Cr ]；對該紅色色度影像利用該藍色色度像素值Cb與該紅色色度像素值Cr查找該色相與飽和度查找表，用以產生一第一紅色色度影像Cra ，其中Cr a =LUT_Color [Cr ][Cb ]；以及利用該亮度影像Y、該第一藍色色度影像Cba 與該第二紅色色度影像Cra 生成該第一影像Img1 。
  4. 如請求項1所述之數位影像的膚色調整方法，其中在利用該膚色機率圖Sp調整該第一影像Img1 中的每一像素值中更包括以下步驟：取得一第一藍色色度影像Cba 與一第一紅色色度影像Cra ；根據該膚色機率圖Sp分別對該第一藍色色度影像Cba 與該藍色色度影像Cb中的每一像素進行相應比例的計算，再輸出一第二藍色色度影像Cbc ，其中Cb c (x ,y )=Sp (x ,y )×Cb a (x ,y )+(255-Sp (x ,y )×Cb (x ,y ))，(x,y)係為像素的位置座標；根據該膚色機率圖Sp分別對該第一紅色色度影像Cra 與該紅色色度影像Cr中的每一像素進行相應比例的計算，再輸出一第二紅色色度影像Crc ，其中Cr c (x ,y )=Sp (x ,y )×Cr a (x ,y )+(255-Sp (x ,y )×Cr (x ,y ))，(x,y)係為像素的位置座標；以及根據第二藍色色度影像Cbc 與該第二紅色色度影像Crc ，產生一第二影像Img2 。
  5. 如請求項1所述之數位影像的膚色調整方法，其中執行該膚色平滑處理程序中更包括以下步驟：設定一選取視窗，其係用以選擇上述各影像中相同位置且相同像素陣列大小的區域；以及利用該選取視窗分別對一亮度影像Y、一第二藍色色度影像Cbc 與一第二紅色色度影像Crc 所選擇的影像區域通過一濾波器處理，分別產生該第三影像Img3 中的一第二亮度影像YLP 、一第三藍色色度影像CbLP 與一第三紅色色度影像CrLP ，其中 ，(x,y)係為該選取視窗中像素的位置座標，N係為該選取視窗中的像素個數。
  6. 如請求項5所述之數位影像的膚色調整方法，其中該濾波器可為低通濾波器或非線性濾波器。
  7. 如請求項5所述之數位影像的膚色調整方法，其中在進行該影像混合程序中更包括以下步驟：提供一混合比例α；將該亮度影像Y與該第二亮度影像YLP 中的每一相應位置之像素值根據該混合比例α進行混合，並產生一目標亮度影像Yo，其中Y o (x ,y )=α ×Y (x ,y )+(1-α )×Y LP (x ,y ))；將一第一藍色色度影像Cba 與該第三藍色色度影像CbLP 中的每一相應位置之像素值根據該混合比例α進行混合，並產生一目標藍色色度影像Cbo ，其中Cb o (x ,y )=α ×Cb (x ,y )+(1-α )×Cb LP (x ,y ))；將一第一紅色色度影像Cra 與該第三紅色色度影像CrLP 中的每一相應位置之像素值根據該混合比例進行混合，並產生一目標紅色色度影像Cro ，其中Cr o (x ,y )=α ×Cr (x ,y )+(1-α )×Cr LP (x ,y ))；以及根據該目標亮度影像Yo、該目標藍色色度影像Cbo 與該目標紅色色度影像Cro 生成該目標影像Imgtar 。
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