一種通過函數(shù)擬合計(jì)算任意圖像顏色映射濾鏡的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理，尤其涉及一種通過函數(shù)擬合計(jì)算任意圖像顏色映射濾鏡的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像顏色映射濾鏡是圖像處理程序以及攝影程序中十分重要的一種操作。比如大部份的調(diào)光、調(diào)色、反轉(zhuǎn)片、負(fù)片、各種膠片效果以及其它十分多的顏色濾鏡都是顏色映射濾鏡。顏色濾鏡的重要一個(gè)特點(diǎn)是它是對(duì)每一個(gè)點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)算的，一個(gè)點(diǎn)的輸出只和這個(gè)點(diǎn)的顏色值有關(guān)，而與周圍或其它點(diǎn)的顏色值無關(guān)。
[0003]目前，為了實(shí)現(xiàn)一種圖像顏色映射濾鏡，需要預(yù)先知道運(yùn)算的公式才能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出來。如果只知道一張輸入圖，和一張輸出圖，而不知道其中顏色映射的計(jì)算公式，就沒有辦法設(shè)計(jì)一個(gè)濾鏡，達(dá)到相同的效果。而對(duì)于一些特殊效果，已知的可能只有一張?jiān)瓐D和效果圖，由于不知道其中的計(jì)算公式，所以其中絕大多數(shù)不能夠獲得計(jì)算參數(shù)，也就不能夠應(yīng)用到程序中。另外，對(duì)于一些公式已知的復(fù)雜的濾鏡，比如含有大量指數(shù)函數(shù)，對(duì)數(shù)函數(shù)，三角函數(shù)，或者包含一些顏色空間變換的濾鏡，由于其計(jì)算復(fù)雜，按照原公式計(jì)算十分緩慢，性能較為低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于提供一種通過函數(shù)擬合計(jì)算任意圖像顏色映射濾鏡的方法，利用擬合的方式反演或簡化濾鏡計(jì)算公式，能有效解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了以下技術(shù)方案:
本發(fā)明所述一種通過函數(shù)擬合計(jì)算任意圖像顏色映射濾鏡的方法，其特征在于，具體步驟如下:
101、準(zhǔn)備輸入輸出圖，分別獲取同維度的輸入圖和輸出效果圖的點(diǎn)列；將一個(gè)顏色Cr, g，b)值作為一個(gè)三維向量，一幅寬高為w*h的圖像，便可以作為一個(gè)w*h長度的點(diǎn)列；
102、計(jì)算擬合參數(shù)，使用各種擬合的方法來獲取一個(gè)參數(shù)，參數(shù)的函數(shù)使輸入圖在經(jīng)過參數(shù)變換后與效果圖最為接近；將輸出的r、g、b通道分別擬合，使用以多項(xiàng)式為主，以指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)為輔，進(jìn)行參數(shù)擬合，擬合出來的函數(shù)是一個(gè)三維空間點(diǎn)到[0，1.0]區(qū)間的映射；
103、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)擬合效果，對(duì)計(jì)算出來的參數(shù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)及數(shù)值統(tǒng)計(jì)，以檢驗(yàn)擬合的效果；
104、使用擬合參數(shù)，將擬合出來的參數(shù)整合到需要使用的程序源碼當(dāng)中，并檢驗(yàn)擬合的滿意度。
[0006]進(jìn)一步地，所述步驟101多組輸入圖和效果圖需要將多張圖按照對(duì)應(yīng)的順序，分別將輸入圖和輸出效果圖以一維點(diǎn)列拼接起來。
[0007]又進(jìn)一步地，所述步驟102擬合的方法包括但不限于logistic回歸、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最小二乘法。
[0008]又進(jìn)一步地，所述步驟102在擬合非線性映射的時(shí)候，先計(jì)算出非線性的單元，即二次以上的多項(xiàng)式單元，以及指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)等單元，再基于這些非線性單元進(jìn)行線性擬合，以獲得非線性的映射效果。
[0009]再進(jìn)一步地，所述步驟103假設(shè)檢驗(yàn)包括但不限于t-檢驗(yàn)、F檢驗(yàn)、卡方檢驗(yàn)。
[0010]更進(jìn)一步地，所述步驟103擬合出來的參數(shù)需要進(jìn)行t-檢驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)分析，需要滿足P-值的閾值。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明所述一種通過函數(shù)擬合計(jì)算任意圖像顏色映射濾鏡的方法，利用擬合的方式反演或簡化濾鏡計(jì)算公式，主要有兩點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明可以在只有一張輸入圖和一張效果圖的情況下，獲得最逼近這個(gè)效果圖的擬合參數(shù)，從而將該濾鏡參數(shù)化，使得它可以計(jì)算；進(jìn)而可以快速獲取大量的顏色濾鏡，而不再局限于少數(shù)的預(yù)知計(jì)算公式的顏色濾鏡。
[0012]2、本發(fā)明通過擬合輸入圖和效果圖，可以獲得更簡單的濾鏡計(jì)算公式，對(duì)于一些計(jì)算復(fù)雜度較高的濾鏡，可以降低數(shù)倍的運(yùn)算量，從而降低CPU/GPU占用率，取得非常高的性能。
[0013]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0014]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0015]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1是本發(fā)明所述一種通過函數(shù)擬合計(jì)算任意圖像顏色映射濾鏡的方法的流程圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的輸入圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的輸出效果圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的擬合圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]實(shí)施例:
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]參見圖1所示。
[0019]本發(fā)明所述一種通過函數(shù)擬合計(jì)算任意圖像顏色映射濾鏡的方法，其特征在于，具體步驟如下:
步驟101、準(zhǔn)備輸入輸出圖，分別獲取同維度的輸入圖和輸出效果圖的點(diǎn)列；將一個(gè)顏色(r，g，b)值作為一個(gè)三維向量，一幅寬高為w*h的圖像，便可以作為一個(gè)w*h長度的點(diǎn)列；
獲取輸入輸出效果圖，輸入和輸出的效果圖必需具有同樣的維度。如果有多組輸入和效果圖，則只需要將多張圖按照對(duì)應(yīng)的順序，分別將輸入圖和輸出效果圖以一維點(diǎn)列拼接起來，形成更長的點(diǎn)列。
[0020]步驟102、計(jì)算擬合參數(shù)，使用各種擬合的方法來獲取一個(gè)參數(shù)，參數(shù)的函數(shù)使輸入圖在經(jīng)過參數(shù)變換后與效果圖最為接近；將輸出的r、g、b通道分別擬合，使用以多項(xiàng)式為主，以指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)為輔，進(jìn)行參數(shù)擬合，擬合出來的函數(shù)是一個(gè)三維空間點(diǎn)到[O, 1.0]區(qū)間的映射；
使用包括但不限于logistic回歸、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最小二乘法的擬合方法來獲取一個(gè)參數(shù)模型。這個(gè)參數(shù)模型的目標(biāo)函數(shù)是使輸入圖在經(jīng)過參數(shù)變換(即顏色映射)后，與效果圖最為接近。
[0021]在擬合非線性映射的時(shí)候，先計(jì)算出非線性的單元，即二次以上的多項(xiàng)式單元，以及指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)等單元，再基于這些非線性單元進(jìn)行線性擬合，以獲得非線性的映射效果。
[0022]步驟103、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)擬合效果，對(duì)計(jì)算出來的參數(shù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)及數(shù)值統(tǒng)計(jì)，以檢驗(yàn)擬合的效果；
對(duì)計(jì)算出來的參數(shù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，以及數(shù)值統(tǒng)計(jì)，以檢驗(yàn)擬合的效果。假設(shè)檢驗(yàn)包括但t-檢驗(yàn)、F檢驗(yàn)以及卡方檢驗(yàn)等。
[0023]對(duì)于擬合出來的參數(shù)需要進(jìn)行t_檢驗(yàn)，以及需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，需要滿足P-值的閾值，一般情況下同時(shí)滿足最大誤差不超過0.05，以及平均誤差不超過0.01。
[0024]步驟104、使用擬合參數(shù)，將擬合出來的參數(shù)整合到需要使用的程序源碼當(dāng)中，輸出擬合圖，檢驗(yàn)擬合的滿意度。
[0025]本發(fā)明對(duì)于公式未知但是具有輸入輸出圖的濾鏡，可以用擬合的方式反演公式；對(duì)于公式已知但較為復(fù)雜的濾鏡，則可以通過擬合的方式，采用更為簡便的公式以提高性會(huì)K。
[0026]本發(fā)明對(duì)任意一組輸入輸出圖，可以計(jì)算出一組參數(shù)，使用該參數(shù)進(jìn)行顏色映射計(jì)算，可以以十分小的誤差獲得和效果圖逼近的效果。
[0027]本發(fā)明可獲取的大量特效，而且由于擬合出來的公式往往比較簡單，所以該公式的計(jì)算通常十分快速，可以獲得非常高的性能。
[0028]實(shí)施例:擬合一個(gè)Wagashi的效果。
[0029]步驟1:準(zhǔn)備輸入圖。為了獲取完整的映射，我們可以準(zhǔn)備一張標(biāo)準(zhǔn)的測試用圖，這張測試用圖函數(shù)生成了 256*256*256個(gè)點(diǎn)，包含了任意一個(gè)可能取值的8位顏色點(diǎn)，并且存儲(chǔ)為一個(gè)4096*4096的圖片，見圖2。
[0030]步驟2:準(zhǔn)備輸出圖。在某參考軟件中，對(duì)輸入圖，應(yīng)用Wagashi效