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：

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1. close all;clear all;clc;  
2. f = imread('zhaomin2.jpg');  
3. [VG,A,PPG] = colorgrad(f);  
4. ppg = im2uint8(PPG);  
5. ppgf = 255 - ppg;  
6. [M,N] = size(ppgf);T=200;  
7. ppgf1 = zeros(M,N);  
8. for ii = 1:M  
9.     for jj = 1:N  
10.         if ppgf(ii,jj)<T  
11.             ppgf1(ii,jj)=0;  
12.         else  
13.             ppgf1(ii,jj)=235/(255-T)*(ppgf(ii,jj)-T);  
14.         end  
15.     end  
16. end  
17. ppgf1 = uint8(ppgf1);  
18. figure;  
19. subplot(221);imshow(ppgf);  
20. subplot(222);imshow(ppgf1);  
21. subplot(223);imhist(ppgf);  
22. subplot(224);imhist(ppgf1);  
23.    
24. figure;imshow(ppgf1);  

        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）：

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1. function [VG, A, PPG] = colorgrad(f, T)  
2. if (ndims(f)~=3) || (size(f,3)~=3)  
3.     error('Input image must be RGB');  
4. end  
5. sh = fspecial('sobel');  
6. sv = sh';  
7. Rx = imfilter(double(f(:,:,1)), sh, 'replicate');  
8. Ry = imfilter(double(f(:,:,1)), sv, 'replicate');  
9. Gx = imfilter(double(f(:,:,2)), sh, 'replicate');  
10. Gy = imfilter(double(f(:,:,2)), sv, 'replicate');  
11. Bx = imfilter(double(f(:,:,3)), sh, 'replicate');  
12. By = imfilter(double(f(:,:,3)), sv, 'replicate');  
13.    
14. gxx = Rx.^2 + Gx.^2 + Bx.^2;  
15. gyy = Ry.^2 + Gy.^2 + By.^2;  
16. gxy = Rx.*Ry + Gx.*Gy + Bx.*By;  
17. A = 0.5*(atan(2*gxy./(gxx-gyy+eps)));  
18. G1 = 0.5*((gxx+gyy) + (gxx-gyy).*cos(2*A) + 2*gxy.*sin(2*A));  
19.    
20. A = A + pi/2;  
21. G2 = 0.5*((gxx+gyy) + (gxx-gyy).*cos(2*A) + 2*gxy.*sin(2*A));  
22. G1 = G1.^0.5;  
23. G2 = G2.^0.5;  
24. VG = mat2gray(max(G1, G2));  
25.    
26. RG = sqrt(Rx.^2 + Ry.^2);  
27. GG = sqrt(Gx.^2 + Gy.^2);  
28. BG = sqrt(Bx.^2 + By.^2);  
29.    
30. PPG = mat2gray(RG + GG + BG);  
31.    
32. if nargin ==2  
33.     VG = (VG>T).*VG;  
34.     PPG = (PPG>T).*PPG;  
35. 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

原文章：http://blog.csdn.net/jbb0523/article/details/45565293