對皮膚美白演算法的一些研究。

Imageshop發表於2014-07-14

演算法

　　皮膚美白是現在任何一款流行的美顏軟體必備的功能之一，不過你如果在網際網路上搜尋關於美白演算法，能直接拿到並使用的可能不多。一直覺得這個演算法其實很簡單的，並且實現的方式可以說是多種多樣，本文分享自己研究過的三種實現方式。

第一：借用色彩平衡演算法

　　色彩平衡是Photoshop中常用的一個功能，發現這個演算法能實現美白的是從一個叫DigitalCameraEnhance的軟體中偶然遇到的，這個軟體的介面如下圖：

　　其中的調節中間影調一欄會發現右側目的影象美白程度不斷增加，於是我想到PS中有中間調的功能最有名的就是色彩平衡，開啟色彩平衡功能，把色階三個框設定為同一個正值，並且不勾選保持明度選項，則影象明顯出現美白現象。

　　注意第一：色階的三個調整值必須相同或者差異很小，不然輸出圖片會出現偏色，第二:一定選選擇中間調；第三：必須不勾選保持明度選項。

關於這個演算法的程式碼，可以從開源的GIMP軟體中扣取，其實如果符合上述三個條件，有能力的人就會發現其實最後就是一個對映表而已了，這裡不給出具體的演算法公式。GIMP是開源的，有這個需求的就應該自己動手去找。

第二：使用logarithmic Curve。

　　美白其實主要使皮膚變白變亮，因此，如果能有個合適的對映表，滿足使得原圖在色階上有所增強，並且在亮度兩端增強的稍弱，中間稍強，則也是個不錯的選擇。在研究一篇影象增強論文《A Two-Stage Contrast Enhancement Algorithm for Digital Images 》時發現其中的一個公式非常適合這個情況：

　　其中w(x,y) 表示輸入影象資料，v(x,y)表示輸入結果，beta為調節引數，我繪製了Beta分別為[2,3,4,5]時的曲線，如下圖：

　　可見，Beta越大，美白的程度越強，我想這個程式實現起來應該很容易吧。

第三：使用圖層混合。

　　用Photoshop我是這樣做的，開啟影象，然後點通道皮膚，按住Ctrl+ 點選RGB通道影象，這樣會得到以影象的強度為內容的選區（選區其實就是一副灰度影象），然後回到圖層皮膚，點新建圖層，再點新增圖層蒙版按鈕，這樣就會將剛才所建立的選區的內容作為蒙版，接著將，圖層填充為白色。調節新建圖層的透明，則可以控制最終美白的程度。

這種方法中以影象強度的內容作為蒙版這一步很重要。

這種圖層+蒙版的編碼實現其實也就是一些Alpha混合的過程，有興趣實現的朋友可以自行研究。

我個人認為，如果掌握了PS裡調整選單的大部分演算法，很多美圖軟體裡的調色這一塊基本上都逃不出手掌心了，當然比如有強大的美工基礎作為支撐，先靠美工通過某些步驟摸索出某個效果，然後再靠程式設計師編碼實現，可以我美工不行。

　　以上操作都是針對全圖進行的處理，這樣畢竟會把非膚色部分的地方也處理，在很多情況下可能是不合適的，因此一個更好的方式是進行膚色識別，當然這種膚色識別和我之前的磨皮演算法原理也一樣，不需要也不應該太準確，在邊緣處還必須進行一定的羽化，包括非皮膚部分也應該有一定程度的處理，這樣整個圖看起來會更加自然一些。

　　我用以上三種演算法進行了一些處理，效果如下所示：