【正文】 hp = varargin{2}。 else error(39。 %********************************************************************** %% wavefast函數(shù) %********************************************************************** function [c, s] = wavefast(x, n, varargin) error(nargchk(3, 4, nargin))。Unknown filter type.39。 case 39。 case 39。 D = sqrt(U.^2 + V.^2)。 end %********************************************************************** %% hpfilter函數(shù) %********************************************************************** function H = hpfilter(type, M, N, D0, n) 28 if nargin == 4 n = 1。 PQ=[P,P]。 P=2^nextpow2(2*m)。 elseif nargin==2 amp。 title(39。gaussian39。 P4(K)=255。 % 將灰度值倒置 % 梯度法實(shí)現(xiàn)圖像銳化 [Gx,Gy] = gradient(double(Igp))。 % 去除低頻分量 g = abs(waveback(nc,s,39。)?；?DFT的圖像素描效果生成算法 39。,k,n)。 % 二值化 n = 1。 % 水平垂直差分 P5=Igp。 % 對(duì)圖像進(jìn)行傅里葉正變換，高通濾波，傅里葉反 變換等處理 g=gscale(g)。 % 設(shè)置高頻濾波的標(biāo)準(zhǔn)差 H=hpfilter(39。)。 % 取反 R2g = rgb2gray(uint8(Ip))。 % 轉(zhuǎn)換為 double類型數(shù)據(jù) [Gx,Gy]=gradient(I)。改進(jìn)的傳統(tǒng)的圖像素描生成算法 39。,k,n)。 n = 1。 Dp = double(np(1:m11,1:n11)np(2:m1,2:n1))。 Dx = double(np(1:m11,1:n11)np(2:m1,1:n11))。 % 復(fù)制原灰度圖 T = 8。雪人 .jpg39。 clc。 Space Domain。 Ronald L. Rivest。 (5)客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。非真實(shí)感繪制技術(shù)已經(jīng)能夠比較成功地模擬出油畫、水彩畫、素描等多種繪畫風(fēng)格，開發(fā)能夠模擬國(guó)畫的創(chuàng)作軟件是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。 (1)實(shí)時(shí)的藝術(shù)風(fēng)格傳輸算法。 利用 MATLAB 來實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像處理使數(shù)字圖像處理更加方便簡(jiǎn)單。 算法實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比圖 算法Ⅰ Ⅳ在 MATLAB 平臺(tái)上已經(jīng)得到了很好的仿真實(shí)現(xiàn)，為了清晰的對(duì)比他們的處理效果，以下給出三個(gè)不同圖像的處理效果對(duì)比圖，如圖 圖 2圖 22。另外，由于要經(jīng)過頻域的正逆變換，較之空域的直接處理，實(shí)時(shí)性會(huì)比較差，也就是算法的運(yùn)算時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。但是此種受到了一些方面的限制。該法不受施加運(yùn)算方向限制，同時(shí)能獲得邊緣方向信息，定位精度高。根據(jù)灰度迅速變化處一階導(dǎo)數(shù)達(dá)到最大 (階躍邊緣情況 )原理，利用導(dǎo)數(shù)算子檢測(cè)邊緣。 圖 18 基于 DWT 的圖像素描生成算法 圖 19 基于 DWT 的圖像素描生成算法 18 5 素描算法比較分析 圖像最基本的特征是邊緣，邊緣是圖 像素描所依賴的最重要特征。這里我們也同上采用高斯平滑濾波，即可實(shí)現(xiàn)圖像的平滑效果。 ⑥ 對(duì)圖像銳化處理 圖像的素描效果，必須要清晰地顯示圖像中物體的輪廓。 ④ 將圖像進(jìn)行快速小波逆變換 若離散小波序列 ? ?, ,jk j k Z? ?構(gòu)成一個(gè)框架，設(shè)其上、下界分別為“ A”和“ B”，則當(dāng)A=B時(shí) (此時(shí)框架為緊框架 )，離散小波變換的逆變換公式為： ?? ???? j , k j , kfj , k j , kj , k (t )Ψ(j ,k )WTA(t )Ψf, Ψf (t ) 1 （ 12） 當(dāng) A=B=1 時(shí)，離散小波序列 ? ?, ,jk j k Z? ?為一正交基，此時(shí)小波變換的逆變換公式為： ?? ???? j , k j , kfj , k j , kj , k (t )Ψ(j ,k )WT(t )Ψf, Ψf (t ) （ 13） 式 （ 11） 和 （ 12） 是對(duì)一維信息的小波變換與重構(gòu)，處理圖像信號(hào)則需要二維小波變換。 其操作步驟如下： ① 將真彩圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像 真彩圖轉(zhuǎn)換為灰度圖的實(shí)現(xiàn)用 MATLAB 提供的 rgb2gray函數(shù)即可 實(shí)現(xiàn)，如果原圖為灰度圖則跳過此步。 圖 16 基于 DFT 的圖像素描生成算法 圖 17 基于 DFT 的圖像素描生成算法 16 （ 2） 基于 DWT 的圖像素描生成算法 （以下簡(jiǎn)稱：算法Ⅳ） 離散小波變換（ Discrete Wavelet Transform，簡(jiǎn)稱 DWT)是指在特定 子集上采取縮放和平移的小波變換，是一種兼具時(shí)域和頻域多分辨率能力的信號(hào)分析工具。在此之前可 以進(jìn)行二值化處理，這樣可以更好的清晰圖像邊緣，消除噪聲。因?yàn)閳D像輪廓區(qū)域存在較明顯的灰度差，可采用離散型的二 階差分法進(jìn)行銳化處理。因?yàn)榛叶戎抵校?0 代表黑色， 255代 表白色。當(dāng)截止參數(shù) D0越大時(shí)，濾波器較的通頻帶越窄。 13 圖 11 理想高通濾波 器 500 ?D 圖 12 高斯高通濾波器 500 ?D 圖 13 高斯高通濾波器 1000 ?D 14 由圖 11 理想高通濾波器、圖 12 高斯高通濾波器的比較，并結(jié)合信號(hào)處理的相關(guān)知識(shí)知：用理想濾波器處理后的圖片信息有振鈴現(xiàn)象。 ② 將圖像進(jìn)行傅里葉正變換 在數(shù)字圖像處理 中 ，像素點(diǎn)是二維離散的，對(duì)一圖像 f(x， y)，設(shè)圖像尺寸為 MxN 個(gè)像素點(diǎn)，則該圖像可表示成一個(gè)二維的離散點(diǎn)序列，用下列表示： ??????????????????????????????),Mf ( N),f ( N),f ( N),Mf(),f(),f(),Mf(),f(),f(f ( x , y )111101111101101000 對(duì)于圖像的像素點(diǎn) ),( yxf ，其二維傅立葉正 變換可寫為： ? ??? ?? ?????? ??? 10 10Mx Ny )NvyMuxj2 π2f (x ,y )e x pF (u,v ) （ 4） 其中： 1,2,1,01,2,1,0 ????? ????? Ny Mx ③ 將圖像進(jìn)行高通濾波 進(jìn)行高通濾波是為了濾掉圖像 的 低頻信息，理想低通濾波器（ ILPF， Ideal Lowpass Filter）具有傳遞函數(shù)： ??? ???00),(0 ),(1 DvuD DvuD(u ,v )H lp （ 5） 其中， D0 為截止參數(shù)。接著對(duì)圖像進(jìn)行風(fēng)格化處理，生成圖像素描效果。首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)灰度圖的調(diào)色 11 板，然后根據(jù)公式 (3)進(jìn)行轉(zhuǎn)換： BCGCRCY 321 ??? （ 3） (其中 C1 取 0． 299， C2 取 0． 587， C3 取 O． 114) 圖 圖 4 的兩張 圖像 經(jīng)過上述的算法 II 處理后如圖 圖 10 所示。也就是計(jì)算圖像中原始像素的紅、綠、藍(lán)分量與相同行、列的相鄰像素的 梯度 ，將其作為新像素的各相應(yīng)分量的值。但通過對(duì)圖 8 的觀察，經(jīng)過該算法處理后，有些圖像輪廓丟失了。 三步處理后， 可能 圖像邊緣輪廓會(huì)生硬，且噪聲信息較多。 （ 1） 改進(jìn)的傳統(tǒng)的圖像素描生成算法（以下簡(jiǎn)稱算法Ⅰ） 傳統(tǒng)的圖像素描 生成 算法的思想是輪廓的勾勒是用右下方的梯度做比較的，改進(jìn)后用右、下、右下三個(gè)方向的梯度做處理。 8 經(jīng)過上面的三 步 處理可以很好的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，畫面細(xì)膩，沒有輪廓丟失的素描藝術(shù)風(fēng)格化效果了。 經(jīng)過上面 的 處理就可實(shí)現(xiàn)大致的素描效果了。 4 圖像素描生成算法研究與實(shí)現(xiàn) 一些現(xiàn)有的算法概述 傳統(tǒng)的圖像素描生成算法 傳統(tǒng)的 圖像 素描生成算法的思想是輪廓的勾勒是素描效果實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，輪廓也就是灰度的一個(gè)跳變。針對(duì)二值圖像， MATLAB 提供了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算函數(shù)；腐蝕 (Erode)、膨脹 (Dilate)算子，以及在此基礎(chǔ)上的開 (Open)、閉 (Close)算子、厚化(Thicken)、薄化 (Thin)算子 等豐富的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算。 MATLAB 提供了一維和二 維離散傅立葉變換 (DFT)、快速傅立葉變 7 換 (FFT)、離散余弦變換 (DCT)及其反變換函數(shù)，以及連續(xù)小波變換 (CWT)、離散小波變換 (DWT)及其反變換。 （ 2）圖像處理的基本運(yùn)算。所支持的圖像處理操作有：圖像的幾何操作、鄰域和區(qū)域操作、圖像變換、圖像恢復(fù)與增強(qiáng)、線性濾波和濾波器設(shè)計(jì)、變換 (DCT 變換等 )、圖像分析和統(tǒng)計(jì)、二值圖像操作等。 （ 9）功能強(qiáng)大的工具箱是 MATLAB 的另一特色。由于MATLAB 的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行，所以速度較慢。 （ 6） MATLAB 的圖形功能強(qiáng)大。 （ 3） MATLAB 既具有結(jié)構(gòu) 化 的控制語句，又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?MATLAB 程序書寫形式自由， 6 利用起豐富的庫(kù)函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。 MATLAB用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN 語言的冗長(zhǎng)代碼。 1984 年由 Little、 Moler、 Steve Bangert合作成立了的 MathWorks 公司正式把 MATLAB 推向市場(chǎng)。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包，控制工具包，信號(hào)處理工具包，通信工具包等都屬于此類。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)，工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多。 5 3 MATLAB基本知識(shí)介紹 由于 MATLAB 有強(qiáng)大的圖片處理能力，本文用 MATLAB 進(jìn)行圖像素描生成算法的分析比較和仿真實(shí)現(xiàn)。 圖 1 The wonderful girl 圖 2 The Lottery Ticket 圖像素描的應(yīng)用 在圖像非真實(shí)感藝術(shù)效果處理中，素描風(fēng)格是一種非常典型的效果，并且應(yīng)用也是越來越廣泛，受到了廣大人士的喜愛。它不像帶色彩的繪畫那樣重視總體和彩色，而是著重結(jié)構(gòu)和形式。單色水彩和單色油畫也可以算作素描；中國(guó)傳統(tǒng)的白描和水墨畫也可以稱之為素描。其目標(biāo)不在于圖形的真實(shí)性，而主要在于表現(xiàn)圖形的藝術(shù)特質(zhì)、模擬藝術(shù)作品或作為真實(shí)感圖形的有效補(bǔ)充。 第六部分為總結(jié)與展望，對(duì)在本次論文進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)以及對(duì)未來工作的展望。 本文第二部分為圖像素描的簡(jiǎn)介，介紹了非真實(shí)感繪制和素描的基本概念，以及它們之間的關(guān)系，并概述了圖像素描的一些應(yīng)用，使讀者對(duì)圖像素描進(jìn)一步了解。 王會(huì)芹 [13]基于圖像空間的素描效果生成技術(shù)， 3 提出了一種基于圖像空間的無筆畫的素描效果生成算法，只需將一幅數(shù)字圖像作為輸入，然后對(duì)其進(jìn)行濾波處理，使得處理后的圖像在去噪的同時(shí)可以消除光照所帶來的影響，同時(shí)可以將特征像素進(jìn)行分離；在此基礎(chǔ)上再分別進(jìn)行邊緣檢測(cè)和二值化；最后將邊緣檢測(cè)結(jié)果和二值圖像相結(jié)合，從而得到相應(yīng)的素描效果。 馮捷 [11]等人 基于灰度合成的圖像素描效果生成算法，提出一種采用灰度合成的圖像素描效果快速生成算法，實(shí)現(xiàn)真實(shí)感圖像的藝術(shù)化生成。 王海暉 [9]等人 基于計(jì)算機(jī)視覺的自然圖像自動(dòng)線描系統(tǒng)，介紹一種自然圖像的自動(dòng)線描算法，使計(jì)算機(jī)能模擬人類素描繪畫的過程。 近年來，隨著喜歡藝術(shù)形式圖像素描的人們對(duì)這方面的研究，圖像素描生成算法已經(jīng)有不少的實(shí)現(xiàn)方法。 目前的圖像素描生成算法或者未遵循素描風(fēng)格創(chuàng)作的藝術(shù)特點(diǎn)，或者需要大量人機(jī)交互 ，同時(shí) 運(yùn)算量 較大，無法做到實(shí)時(shí)或者準(zhǔn)實(shí)時(shí)。它不像繪畫那樣重視總體和彩色，而是著重結(jié)構(gòu)和形式。 課題研究目的及意義 隨著圖像采集設(shè)備的不斷普及，普通數(shù)碼照片已不再能滿足人