一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，具体步骤包括，准备输入输出图，分别获取同维度的输入图和输出效果图的点列；计算拟合参数，使用各种拟合的方法来获取一个参数，参数的函数使输入图在经过参数变换后与效果图最为接近；统计检验拟合效果，对计算出来的参数进行假设检验及数值统计，以检验拟合的效果；使用拟合参数，将拟合出来的参数整合到需要使用的程序源码当中，并检验拟合的满意度。本发明专利技术利用拟合的方式反演或简化滤镜计算公式，将该滤镜参数化，使得它可以计算；获得更简单的滤镜计算公式，可以降低数倍的运算量，从而降低CPU/GPU占用率，取得非常高的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法
本专利技术涉及图像处理，尤其涉及一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法。
技术介绍
图像颜色映射滤镜是图像处理程序以及摄影程序中十分重要的一种操作。比如大部份的调光、调色、反转片、负片、各种胶片效果以及其它十分多的颜色滤镜都是颜色映射滤镜。颜色滤镜的重要一个特点是它是对每一个点独立运算的，一个点的输出只和这个点的颜色值有关，而与周围或其它点的颜色值无关。目前，为了实现一种图像颜色映射滤镜，需要预先知道运算的公式才能够准确地计算出来。如果只知道一张输入图，和一张输出图，而不知道其中颜色映射的计算公式，就没有办法设计一个滤镜，达到相同的效果。而对于一些特殊效果，已知的可能只有一张原图和效果图，由于不知道其中的计算公式，所以其中绝大多数不能够获得计算参数，也就不能够应用到程序中。另外，对于一些公式已知的复杂的滤镜，比如含有大量指数函数，对数函数，三角函数，或者包含一些颜色空间变换的滤镜，由于其计算复杂，按照原公式计算十分缓慢，性能较为低下。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，利用拟合的方式反演或简化滤镜计算公式，能有效解决上述现有技术中的不足。本专利技术针对现有技术的不足，提供了以下技术方案：本专利技术所述一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，其特征在于，具体步骤如下：101、准备输入输出图，分别获取同维度的输入图和输出效果图的点列；将一个颜色(r,g,b)值作为一个三维向量，一幅宽高为w*h的图像，便可以作为一个w*h长度的点列；102、计算拟合参数，使用各种拟合的方法来获取一个参数，参数的函数使输入图在经过参数变换后与效果图最为接近；将输出的r、g、b通道分别拟合，使用以多项式为主，以指数函数和对数函数为辅，进行参数拟合，拟合出来的函数是一个三维空间点到[0,1.0]区间的映射；103、统计检验拟合效果，对计算出来的参数进行假设检验及数值统计，以检验拟合的效果；104、使用拟合参数，将拟合出来的参数整合到需要使用的程序源码当中，并检验拟合的满意度。进一步地，所述步骤101多组输入图和效果图需要将多张图按照对应的顺序，分别将输入图和输出效果图以一维点列拼接起来。又进一步地，所述步骤102拟合的方法包括但不限于logistic回归、人工神经网络、最小二乘法。又进一步地，所述步骤102在拟合非线性映射的时候，先计算出非线性的单元，即二次以上的多项式单元，以及指数函数和对数函数等单元，再基于这些非线性单元进行线性拟合，以获得非线性的映射效果。再进一步地，所述步骤103假设检验包括但不限于t-检验、F检验、卡方检验。更进一步地，所述步骤103拟合出来的参数需要进行t-检验及统计分析，需要满足p-值的阈值。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术所述一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，利用拟合的方式反演或简化滤镜计算公式，主要有两点优点：1、本专利技术可以在只有一张输入图和一张效果图的情况下，获得最逼近这个效果图的拟合参数，从而将该滤镜参数化，使得它可以计算；进而可以快速获取大量的颜色滤镜，而不再局限于少数的预知计算公式的颜色滤镜。2、本专利技术通过拟合输入图和效果图，可以获得更简单的滤镜计算公式，对于一些计算复杂度较高的滤镜，可以降低数倍的运算量，从而降低CPU/GPU占用率，取得非常高的性能。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术所述一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法的流程图；图2是本专利技术实施例的输入图；图3是本专利技术实施例的输出效果图；图4是本专利技术实施例的拟合图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例：以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1所示。本专利技术所述一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤101、准备输入输出图，分别获取同维度的输入图和输出效果图的点列；将一个颜色(r,g,b)值作为一个三维向量，一幅宽高为w*h的图像，便可以作为一个w*h长度的点列；获取输入输出效果图，输入和输出的效果图必需具有同样的维度。如果有多组输入和效果图，则只需要将多张图按照对应的顺序，分别将输入图和输出效果图以一维点列拼接起来，形成更长的点列。步骤102、计算拟合参数，使用各种拟合的方法来获取一个参数，参数的函数使输入图在经过参数变换后与效果图最为接近；将输出的r、g、b通道分别拟合，使用以多项式为主，以指数函数和对数函数为辅，进行参数拟合，拟合出来的函数是一个三维空间点到[0,1.0]区间的映射；使用包括但不限于logistic回归、人工神经网络、最小二乘法的拟合方法来获取一个参数模型。这个参数模型的目标函数是使输入图在经过参数变换（即颜色映射）后，与效果图最为接近。在拟合非线性映射的时候，先计算出非线性的单元，即二次以上的多项式单元，以及指数函数和对数函数等单元，再基于这些非线性单元进行线性拟合，以获得非线性的映射效果。步骤103、统计检验拟合效果，对计算出来的参数进行假设检验及数值统计，以检验拟合的效果；对计算出来的参数进行假设检验，以及数值统计，以检验拟合的效果。假设检验包括但t-检验、F检验以及卡方检验等。对于拟合出来的参数需要进行t-检验，以及需要进行统计分析，需要满足p-值的阈值，一般情况下同时满足最大误差不超过0.05，以及平均误差不超过0.01。步骤104、使用拟合参数，将拟合出来的参数整合到需要使用的程序源码当中，输出拟合图，检验拟合的满意度。本专利技术对于公式未知但是具有输入输出图的滤镜，可以用拟合的方式反演公式；对于公式已知但较为复杂的滤镜，则可以通过拟合的方式，采用更为简便的公式以提高性能。本专利技术对任意一组输入输出图，可以计算出一组参数，使用该参数进行颜色映射计算，可以以十分小的误差获得和效果图逼近的效果。本专利技术可获取的大量特效，而且由于拟合出来的公式往往比较简单，所以该公式的计算通常十分快速，可以获得非常高的性能。实施例：拟合一个Wagashi的效果。步骤1：准备输入图。为了获取完整的映射，我们可以准备一张标准的测试用图，这张测试用图函数生成了256*256*256个点，包含了任意一个可能取值的8位颜色点，并且存储为一个4096*4096的图片，见图2。步骤2：准备输出图。在某参考软件中，对输入图，应用Wagashi效果，见图3。步骤3：使用Logistic回归计算拟合的参数，使用以下拟合单元（"1.0","r","g","b","r*r","g*g","b*b","r*g","r*b","g*b","r*r*r","r*g*g","r*b*b","b*r*r","b*本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，其特征在于，具体步骤如下：101、准备输入输出图，分别获取同维度的输入图和输出效果图的点列；将一个颜色(r,g,b)值作为一个三维向量，一幅宽高为w*h的图像，便可以作为一个w*h长度的点列；102、计算拟合参数，使用各种拟合的方法来获取一个参数，参数的函数使输入图在经过参数变换后与效果图最为接近；将输出的r、g、b通道分别拟合，使用以多项式为主，以指数函数和对数函数为辅，进行参数拟合，拟合出来的函数是一个三维空间点到[0,1.0]区间的映射；103、统计检验拟合效果，对计算出来的参数进行假设检验及数值统计，以检验拟合的效果；104、使用拟合参数，将拟合出来的参数整合到需要使用的程序源码当中，并检验拟合的满意度。

【技术特征摘要】
1.一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，其特征在于，具体步骤如下：101、准备输入图及效果图，分别获取同维度的输入图和效果图的点列；将一个颜色(r,g,b)值作为一个三维向量，一幅宽高为w*h的图像，便可以作为一个w*h长度的点列；102、计算拟合参数，使用各种拟合的方法来获取一个参数，参数的函数使输入图在经过参数变换后与效果图最为接近；将输出的r、g、b通道分别拟合，使用以多项式为主，以指数函数和对数函数为辅，进行参数拟合，拟合出来的函数是一个三维空间点到[0,1.0]区间的映射；103、统计检验拟合效果，对计算出来的参数进行假设检验及数值统计，以检验拟合的效果；104、使用拟合参数，将拟合出来的参数整合到需要使用的程序源码当中，并检验拟合的满意度。2.根据权利要求1所述一种通过函数拟合计算任意图像颜色映射滤镜的方法，其特征在于：所述步骤101多组输入图和效果图需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈实富，张舒，邱俊，杨斌，
申请(专利权)人：成都平行视野科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51