劉正鑫

（大連外國(guó)語大學(xué)，遼寧 大連 116044）

視頻圖像藝術(shù)化處理的研究及實(shí)現(xiàn)

劉正鑫

（大連外國(guó)語大學(xué)，遼寧 大連 116044）

本文結(jié)合視頻圖像卡通處理系統(tǒng)，對(duì)視頻圖像藝術(shù)化處理進(jìn)行研究。文章首先分析視頻圖像藝術(shù)化處理的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并針對(duì)視頻圖像藝術(shù)化處理系統(tǒng)中視頻幀提取模塊、圖像的藝術(shù)模塊、基于幀圖像的其他處理模三個(gè)主要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

視頻圖像；藝術(shù)化處理；實(shí)現(xiàn)方法

視頻圖像藝術(shù)化處理是非真實(shí)感繪制的一個(gè)主要研究方向，它主要依靠計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在圖像生成中的方法及計(jì)算機(jī)視覺從圖像中恢復(fù)各種信息的方法的結(jié)合而成。它與傳統(tǒng)的真實(shí)感圖形學(xué)有很大的區(qū)別，它對(duì)真實(shí)場(chǎng)景和或繪畫進(jìn)行抽象加工，突出場(chǎng)景或繪畫重點(diǎn)內(nèi)容，再經(jīng)藝術(shù)手法對(duì)其修改，從而加深對(duì)視頻圖像的了解。視頻圖像藝術(shù)化處理作為一種再現(xiàn)或重現(xiàn)手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于視頻、動(dòng)漫電影、卡通等多個(gè)領(lǐng)域。本文結(jié)合以純藝術(shù)目的設(shè)計(jì)的圖像卡通處理以及DirectShow軟件，分析視頻圖像藝術(shù)化處理的實(shí)現(xiàn)。

一、視頻圖像藝術(shù)化處理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

視頻圖像藝術(shù)化處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程結(jié)構(gòu)如下圖。該流程設(shè)計(jì)流程有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):（1）功能更加豐富。該處理流程可以在處理硬盤內(nèi)的視頻文件的同時(shí)自動(dòng)獲取攝像頭捕捉的視頻數(shù)據(jù)，再借助處理數(shù)字多媒體和視頻流能力較高的DirectShow軟件，可輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻進(jìn)行解碼和分割處理，同時(shí)還能捕獲攝像頭的視頻數(shù)據(jù)。（2）對(duì)于一些特定的工作，DirectShow可根據(jù)制作者的需求合適的Filter輔助完成。因而要順利處理視頻幀，還需要開發(fā)一個(gè)基于視頻幀的Filter組件，用于提取視頻幀。另外，對(duì)于幀圖像和磁盤內(nèi)的圖像，都可通過以上圖像處理手段進(jìn)行藝術(shù)化處理，達(dá)到不同的藝術(shù)風(fēng)格。

圖1 視頻圖像藝術(shù)化處理流程

二、系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

視頻圖像藝術(shù)化處理系統(tǒng)包括視頻幀提取模塊、圖像的藝術(shù)模塊、基于幀圖像的其他處理模塊等三個(gè)主要模塊，每個(gè)不同模塊之間要相互配合協(xié)調(diào)才能達(dá)到藝術(shù)化處理效果。視頻圖像藝術(shù)化處理系統(tǒng)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)方式如下。

（一）視頻幀提取模塊

視頻幀提取模塊實(shí)現(xiàn)提取視頻幀的主要方式為創(chuàng)建VideoProcessing Filter，創(chuàng)建VideoProcessing Filter提取視頻幀的同時(shí)，還需要結(jié)合DLL入口函數(shù)和類工廠創(chuàng)建Filter。同時(shí)，F(xiàn)ilter要能更多的被外部函數(shù)訪問，還需要回到使用回調(diào)函數(shù)及回調(diào)函數(shù)指針，用于實(shí)現(xiàn)Filter接口。視頻幀提取模塊設(shè)計(jì)主要包括開發(fā)Filter、開發(fā)VideoProcessing Filter以及封裝Filter類三個(gè)部分的設(shè)計(jì)。

開發(fā)Filter需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Filter提取視頻幀、建立Filter鏈接和建立Filter之間的數(shù)據(jù)傳遞過程。

開發(fā)VideoProcessing Filter首先需要定義一個(gè)文件，用于導(dǎo)出函數(shù)Dll，并以VideoProcessing命名。其次，新建文件“.h”和“. cpp”，VideoProcessing命名。將Dll入口函數(shù)定義、類工廠定義及Filter定于與文件VideoProcessing.cpp內(nèi)完成。最后，完成Filter功能。

（二）圖像的藝術(shù)化模塊

圖像的藝術(shù)化模塊的主要內(nèi)容包括圖像的浮雕效果處理、圖像的鉛筆畫、圖像的馬賽克技術(shù)、圖像的卡通效果四類。（1）圖像的浮雕效果的實(shí)現(xiàn)方法為：通過roberts算子將某個(gè)像素點(diǎn)的鄰域內(nèi)增加相同的亮度。在進(jìn)行卷積前，可將圖像進(jìn)行灰度化，從而削弱RGB色彩系統(tǒng)形成的色點(diǎn)。（2）圖像的鉛筆畫的具體操作為：首先，將圖片進(jìn)行灰度化處理，再增強(qiáng)圖片的輪廓；其次，對(duì)圖像的像素進(jìn)行量化處理，并對(duì)量化后的圖片進(jìn)行卷積處理。再次，通過提取圖像輪廓線得到圖像的輪廓線圖；最后，融合卷積后的量化圖片和輪廓圖面，得到鉛筆畫。（3）圖像的馬賽克處理需要將圖片分解成若干個(gè)長(zhǎng)寬相等的小方塊，使用小塊內(nèi)某顏色替代區(qū)域內(nèi)的顯色信息。（4）圖像的卡通效果的實(shí)現(xiàn)方式。首先，對(duì)圖像進(jìn)行灰度處、增強(qiáng)圖像輪廓及降噪處理。再對(duì)圖像被檢測(cè)邊緣進(jìn)行二值化處理。其次，使用Sobel處理圖像，增強(qiáng)輪廓效果。最后，使用統(tǒng)一顏色對(duì)輪廓線圖像進(jìn)行處理，并進(jìn)行填充。

三、結(jié)語

以上只是對(duì)視頻圖像藝術(shù)化處理的簡(jiǎn)單介紹，其中也存在許多不足之處，如復(fù)雜場(chǎng)景處理、圖像邊緣檢測(cè)算法、平滑去噪處理等方面還有待提高。印上問題還需在未來進(jìn)行進(jìn)一步研究，尋找更好的處理方法。

[1]吳煒.視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用探析[J].硅谷，2014（01）.

[2]李大錦.藝術(shù)化立體圖像的渲染[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2014（10）.

[3]姜樹明,蔡秀霞,張?jiān)?等.視頻圖像綜合處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].山東科學(xué),2013(03).

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