利用Matlab将图片转换成素描(简笔画)风格

题目： 利用Matlab将图片转换成素描(简笔画)风格

        记得曾经看过别人的网络头像，是那种类似简笔画或素描的图片，一直以来都想做一个类似的头像，但始终不得要领。今天当我看到文献[1]中的图5.28时（第151-152页），我感觉那种效果类似于我想要的，于是就看了一下，写了一段程序，主要是用了文献[1]中的colorgrad函数。如果要想看懂这段程序还是得有一定的数字图像处理基础。

        处理程序：

close all;clear all;clc;
f = imread('zhaomin2.jpg');
[VG,A,PPG] = colorgrad(f);
ppg = im2uint8(PPG);
ppgf = 255 - ppg;
[M,N] = size(ppgf);T=200;
ppgf1 = zeros(M,N);
for ii = 1:M
    for jj = 1:N
        if ppgf(ii,jj)

        大致的原理是先用colorgrad函数检测输入RGB图像的边缘（必须是RGB图片），得到RGB向量空间的梯度（图1左上角图像），但这个图像淡色太淡，从它的直方图（图1左下角，图像直方图概念可参见文献[1]第2.3节）可以看出大部分像素值都集中于靠近255(白色)一边，因此对它做一个灰度变换（可参见文献[1]第2.2节）。程序中的参数T需要根据实际图片去设置，如从图1中可以看出T大概取200左右，这个值可以多次尝试几个：（观察图1左下角的直方图，它是图1左上角图像的直方图）

图1

        下面是colorgrad函数的原代码（文献[1]第337-338页）：

function [VG, A, PPG] = colorgrad(f, T)
if (ndims(f)~=3) || (size(f,3)~=3)
    error('Input image must be RGB');
end
sh = fspecial('sobel');
sv = sh';
Rx = imfilter(double(f(:,:,1)), sh, 'replicate');
Ry = imfilter(double(f(:,:,1)), sv, 'replicate');
Gx = imfilter(double(f(:,:,2)), sh, 'replicate');
Gy = imfilter(double(f(:,:,2)), sv, 'replicate');
Bx = imfilter(double(f(:,:,3)), sh, 'replicate');
By = imfilter(double(f(:,:,3)), sv, 'replicate');
 
gxx = Rx.^2 + Gx.^2 + Bx.^2;
gyy = Ry.^2 + Gy.^2 + By.^2;
gxy = Rx.*Ry + Gx.*Gy + Bx.*By;
A = 0.5*(atan(2*gxy./(gxx-gyy+eps)));
G1 = 0.5*((gxx+gyy) + (gxx-gyy).*cos(2*A) + 2*gxy.*sin(2*A));
 
A = A + pi/2;
G2 = 0.5*((gxx+gyy) + (gxx-gyy).*cos(2*A) + 2*gxy.*sin(2*A));
G1 = G1.^0.5;
G2 = G2.^0.5;
VG = mat2gray(max(G1, G2));
 
RG = sqrt(Rx.^2 + Ry.^2);
GG = sqrt(Gx.^2 + Gy.^2);
BG = sqrt(Bx.^2 + By.^2);
 
PPG = mat2gray(RG + GG + BG);
 
if nargin ==2
    VG = (VG>T).*VG;
    PPG = (PPG>T).*PPG;
end

        原图：

图2

        效果图（即图1中右上角的图像）：

图3

        注意：如果你脸上有痣的话要用软件（如证照之星、美图秀秀等）把痣去掉，否则做出来的效果会是本来不太明显的痣却非常明显。

        文献[2][3][5]介绍了一种利用PhotoShop把图片转为素描（简笔画）风格的方法，曾学过一点photoshop，不过现在都忘干净了，电脑上早就不安装photoshop了，作为一个从事信号处理的人，应该用自己的方法去实现。以下给出两文献[4]和文献[5]中的效果图：

        文献[4]：

图4

        文献[5]：

        原图：

图5

        效果图：

图6

        怎么样？是不是很有感觉？赶紧做一张自己的头像吧，哈哈……

参考文献：

[1]冈萨雷斯 等著，阮秋琦 译. 数字图像处理(Matlab版)(第二版)(本科教学版)[M].北京：电子工业出版社，2014.

[2]雪花4abc，把图片转换成素描风格，百度经验，http://jingyan.baidu.com/article/ac6a9a5e7c392b2b653eac00.html

[3]爱你不要你，Photoshop制作美女照片漂亮的素描风格，http://www.missyuan.com/thread-445475-1-1.html

[4]素描风格楼梯，http://www.nipic.com/show/1/48/5196746k4f7127e3.html

[5]熙艾,yangzh691216，如何把图片变成简笔画，http://www.missyuan.com/viewthread.php?tid=678224