MATLAB 手把手教你如何将视频水彩风格化（简易版）
前言
原本想做视频动漫风格化的，动漫风格化要求图片色块分明，所以用到的是保边缘性极强的双边滤波，但由于双边滤波需要每张图片多次滤波才能出效果，等待时机较长，MATLAB处理循环的能力并不太适合。
事实上本篇文章主要就是教大家如何用matlab简单处理视频，因此我们选择较快的水彩风格化（简易版），但即使是这样长达一分钟的视频处理也足足耗了15分钟
处理效果：
步骤
1.导入视频
使用VideoReader函数可以导入视频，用法如下（2012版以后的matlab支持VideoReader）：
movObj=VideoReader(‘test.mp4’);
这样导入的便是一个结构体
我们可以使用
disp(movObj)
或者
get(movObj)
来查看结构体的属性：
VideoReader - 属性:
常规属性:
Name: ‘test.mp4’
Path: ‘E:\bin\matlabPS\edgeMovie’
Duration: 87.7480
CurrentTime: 0.0800
NumFrames: <正在计算…> 了解更多视频属性:
Width: 1920
Height: 1080
FrameRate: 25
BitsPerPixel: 24
VideoFormat: ‘RGB24’
其中比较重要的属性有：
- Duration：视频时长（秒）
- FrameRate：帧率
- NumFrames：帧数
2.获取每一帧图片
for k=1:movObj.NumFrames
frame=read(movObj,k);
end
read(movObj,k)就是提取视频对象第k帧，而视频一共有movObj.NumFrames帧，这些都非常好理解。
3.处理视频每一帧
水彩有一种晕开的感觉，所以我们选择不注重边缘的均值或高斯滤波，再将其与边缘结合
原图：
sobel卷积：
乘不乘以1.2其实差不多，当然也可以选择matlab自带的sobel边缘检测，不过那样的话边缘没有灰度的差异
ed_img=(255-sobelConv2_gray(rgb2gray(frame))).*1.2;
function sobelPic=sobelConv2_gray(oriPic)
Hx=[-1 0 1;-2 0 2;-1 0 1];
Hy=[1 2 1;0 0 0;-1 -2 -1];
[rows,cols]=size(oriPic);
exPic=uint8(zeros([rows+2,cols+2]));
exPic(2:rows+1,2:cols+1)=oriPic;
exPic(2:rows+1,1)=oriPic(:,1);
exPic(2:rows+1,cols+2)=oriPic(:,cols);
exPic(1,2:cols+1)=oriPic(1,:);
exPic(rows+2,2:cols+1)=oriPic(rows,:);
exPic(1,1)=oriPic(1,1);
exPic(rows+2,1)=oriPic(rows,1);
exPic(1,cols+2)=oriPic(1,cols);
exPic(rows+2,cols+2)=oriPic(rows,cols);
Gx=zeros([rows,cols]);Gy=Gx;
for ii=1:3
for jj=1:3
tempPic=double(exPic(ii:rows+ii-1,jj:cols+jj-1));
Gx=Gx+tempPic.*Hx(ii,jj);
Gy=Gy+tempPic.*Hy(ii,jj);
end
end
sobelPic=uint8(sqrt(Gx.^2+Gy.^2));
end
高斯滤波：
ga_img=imgaussfilt(frame,5);
图片合成：
点开看大图效果明显一点
newFrame=uint8(double(ga_img).*double(ed_img)./255);
4.制作新视频
制作新视频首先要用VideoWriter函数创建视频对象
newObj=VideoWriter(‘waterColorResult’);
视频名称为waterColorResult，这里视频格式默认为avi，如果想要mp4格式之类的其他格式，要设置profile属性，例如(mp4格式)：
newObj=VideoWriter(‘waterColorResult’,‘MPEG-4’);
设置新视频帧率：
和原视频帧率相同
newObj.FrameRate=movObj.FrameRate;
打开视频对象，并将每一帧写入新视频对象
open(newObj)
for k=1:movObj.NumFrames
frame=read(movObj,k);
ga_img=imgaussfilt(frame,5);
ed_img=(255-sobelConv2_gray(rgb2gray(frame))).*1.2;
newFrame=uint8(double(ga_img).*double(ed_img)./255);
%下面这一行就是帧的写入
writeVideo(newObj,newFrame);
end
close(newObj)
5.进度展示
理论上靠前四部已经能够制作出视频了，但是一个视频处理时间不短，我们需要一个进度显示的功能，类似下面这样：
close all;
fig=figure(1);
fig.NumberTitle='off';
for k=1:movObj.NumFrames
%一大堆操作
%。。。。。。
%。。。。。。
imshow(newFrame)
fig.Name=['Frame:[',num2str(k),'/',num2str(movObj.NumFrames),']'];
end
这样就能在左上角显示处理进度啦：
6.完整代码
function waterColorMov
movObj=VideoReader('test.mp4');
newObj=VideoWriter('waterColorResult','MPEG-4');
newObj.FrameRate=movObj.FrameRate;
open(newObj)
close all;
fig=figure(1);
fig.NumberTitle='off';
tic
for k=1:movObj.NumFrames
frame=read(movObj,k);
ga_img=imgaussfilt(frame,5);
ed_img=(255-sobelConv2_gray(rgb2gray(frame))).*1.2;
newFrame=uint8(double(ga_img).*double(ed_img)./255);
writeVideo(newObj,newFrame);
imshow(newFrame)
fig.Name=['Frame:[',num2str(k),'/',num2str(movObj.NumFrames),']'];
end
toc
close(newObj)
function sobelPic=sobelConv2_gray(oriPic)
Hx=[-1 0 1;-2 0 2;-1 0 1];
Hy=[1 2 1;0 0 0;-1 -2 -1];
[rows,cols]=size(oriPic);
exPic=uint8(zeros([rows+2,cols+2]));
exPic(2:rows+1,2:cols+1)=oriPic;
exPic(2:rows+1,1)=oriPic(:,1);
exPic(2:rows+1,cols+2)=oriPic(:,cols);
exPic(1,2:cols+1)=oriPic(1,:);
exPic(rows+2,2:cols+1)=oriPic(rows,:);
exPic(1,1)=oriPic(1,1);
exPic(rows+2,1)=oriPic(rows,1);
exPic(1,cols+2)=oriPic(1,cols);
exPic(rows+2,cols+2)=oriPic(rows,cols);
Gx=zeros([rows,cols]);Gy=Gx;
for ii=1:3
for jj=1:3
tempPic=double(exPic(ii:rows+ii-1,jj:cols+jj-1));
Gx=Gx+tempPic.*Hx(ii,jj);
Gy=Gy+tempPic.*Hy(ii,jj);
end
end
sobelPic=uint8(sqrt(Gx.^2+Gy.^2));
end
end
当然如果不怕处理时间久的话可以尝试别的类型的风格化，and matlab 循环着实有点慢，其实可以考虑一下C++的。。。
原始视频：
链接：https://pan.baidu.com/s/1OMwX1MuDPr_558EBJZ3-FQ
提取码：jkt1