卡通画（矢量风格画）特效生成算法

当初做这个算法时，参考的是相机360中的卡通特效。实际查找资料时，我看很多资料也把这种效果称为矢量风格画，严格意义讲，我也说不上来到底该叫什么。找了些资料，也没有找到准确的定义。况且我做的效果，和矢量风格画以及卡通画还有些差距，说白了，并不是那么像。不过，虽然不像，但从效果上，我觉得各有千秋吧，实际对比发现，有些图片处理后，效果要优于相机360中的效果。

       计算过程主要在y通道进行。如果在rgb空间分三个通道处理，计算过程将会非常耗时，所以需要由rgb空间转换至yuv空间，单独对y通道进行处理，最后在变换回rgb空间进行显示、输出。下面把算法大体描述一下。rgb转yuv，得到y通道，单独对y通道做边缘检测，然后计算结构张量，得到整幅图像的矢量场，即计算每个像素点的水平分量及垂直分量。有了矢量场，就可以调用线积分卷积算法进行滤波，得到具有手绘风格的笔触效果。在由yuv空间转回rgb空间过程中，还可以根据不同需求，生成不同风格的结果图，比如黑白图，彩色图等。

       下面贴出算法整体调用逻辑代码，基本可以了解本文提出的卡通画特效算法思路。

[cpp]  view plain  copy

1. void* ImageVectorStylizationThread(void *arg)  
2. {  
3.     VectorStylizationInfo *vecstylization_info = (VectorStylizationInfo *)arg;  
4.     BMPINFO *pSrcBitmap = vecstylization_info->pSrcBitmap;  
5.     int style_index = vecstylization_info->style_index;  
6.     int color_index = vecstylization_info->color_index;  
7.     int thread_id = vecstylization_info->thread_id;  
8.   
9.     int width = pSrcBitmap->lWidth;  
10.     int height=  pSrcBitmap->lHeight;  
11.     int size = width*height;  
12.     int mem_size = size * sizeof(float);  
13.     float *rdata = (float *)malloc(mem_size);  
14.     float *gdata = (float *)malloc(mem_size);  
15.     float *bdata = (float *)malloc(mem_size);  
16.     float *ydata = (float *)malloc(mem_size);  
17.     float *udata = (float *)malloc(mem_size);  
18.     float *vdata = (float *)malloc(mem_size);  
19.   
20.     // 数据转换  
21.     ConvertToFloat(pSrcBitmap, rdata, gdata, bdata);  
22.   
23.     // rgb转yuv  
24.     for (int i = 0; i < size; i++)  
25.     {  
26.         Rgb2Yuv(rdata[i], gdata[i], bdata[i], &ydata[i], &udata[i], &vdata[i]);  
27.     }  
28.   
29.     // 抽取边缘  
30.     float *edgedata = (float *)malloc(mem_size);  
31.     ExtractEdge(ydata, edgedata, width, height, 15.7f, 0.017f, 105.5f);  
32.   
33.     // 计算矢量场  
34.     float *vec_x = (float *)malloc(size * sizeof(float));  
35.     float *vec_y = (float *)malloc(size * sizeof(float));  
36.     CalcVectorField(ydata, width, height, vec_x, vec_y, 1.5f);  
37.       
38.     // 线积分卷积  
39.     LICFilter(edgedata, ydata, vec_x, vec_y, width, height);  
40.   
41.     free(vec_x);  
42.     free(vec_y);  
43.     vec_x = NULL;  
44.     vec_y = NULL;  
45.     free(edgedata);  
46.     edgedata = NULL;  
47.   
48.     // 输出结果  
49.     switch (style_index)  
50.     {  
51.     case 0:  
52.         // 黑白  
53.         memcpy(rdata, ydata, mem_size);  
54.         memcpy(gdata, ydata, mem_size);  
55.         memcpy(bdata, ydata, mem_size);  
56.         ConvertToUchar(rdata, gdata, bdata, pSrcBitmap);  
57.         ImageBlend(pSrcBitmap, 0, 0);  
58.         break;  
59.     case 1:  
60.         // 单彩  
61.         memcpy(rdata, ydata, mem_size);  
62.         memcpy(gdata, ydata, mem_size);  
63.         memcpy(bdata, ydata, mem_size);  
64.         ConvertToUchar(rdata, gdata, bdata, pSrcBitmap);  
65.         ImageBlend(pSrcBitmap, 0, 0);  
66.         ImageBlend(pSrcBitmap, 1, color_index);  
67.         break;  
68.     case 2:  
69.         // 多彩  
70.         for (int i = 0; i < size; i++)  
71.         {  
72.             Yuv2Rgb(ydata[i], udata[i], vdata[i], &rdata[i], &gdata[i], &bdata[i]);  
73.         }  
74.         ConvertToUchar(rdata, gdata, bdata, pSrcBitmap);  
75.         ImageAdjust(pSrcBitmap);  
76.         break;  
77.     default:  
78.         break;  
79.     }  
80.       
81.     free(ydata);  
82.     free(udata);  
83.     free(vdata);  
84.     ydata = NULL;  
85.     udata = NULL;  
86.     vdata = NULL;  
87.   
88.     free(rdata);  
89.     free(gdata);  
90.     free(bdata);  
91.     rdata = NULL;  
92.     gdata = NULL;  
93.     bdata = NULL;  
94.   
95.     return NULL;  
96. }  

       同样，本算法也是有局限性的，对于背景与前景简单一些的图效果比较好，如果图像背景或者前景比较杂乱，生成的结果可能不太理想。下面是一些效果图：

             

                                                                  

                

                

                

                

                

                

                

                

                

       欢迎下载示例demo：http://download.csdn.net/detail/u013085897/9747177，另外本算法已经集成进我的安卓应用《铅笔画》， 大家有兴趣可以到360、安卓、安智等商店下载使用。