图像滤镜艺术-图像滤镜晕影调剂算法研究

本文对滤镜中常见的晕影，晕角效果的实现做了研究，具体如下：

1 晕影调整算法

所谓晕影就是给图像四个角添加暗影效果，这暗影向图像中心逐渐淡化。我们使用如下公式来实现：

假设图像宽度高度分别为w，h：

double d = Math.Sqrt((i - w / 2) * (i - w / 2) + (j - h / 2) * (j - h / 2));

double dmax = 1.0 / Math.Sqrt(w * w / 4 + h * h / 4);

double lum = 0.75 / (1.0 + Math.Exp((d * dmax - cRadius) * cGradient)) + cLight;

//eg:double lum = 0.75 / (1.0 + Math.Exp((d * dmax - 0.85) * 5)) + 0.35;

r = (int)((double)r * lum);

g = (int)((double)g * lum);

b = (int)((double)b * lum);

注释：

cRadius (cRadius=0.73)这个参数控制晕影的半径，值越大，半径越大；

cLight (cLight=0.25)控制中心圆形区域内的像素亮度，值越大，图像越亮；

cGradient (cGradient=20)这个参数控制中心区域与晕影过渡部分的梯度，值越小，过渡越自然，越不明显；

上述算法实现的是圆形晕影。

有了晕影图像之后，我们采用K比例混合算法来实现晕影强度的可调性，假设晕影图像为S(n,m)，原图为X(n,m)，效果图为Y(n,m)，晕影强度因子为K，K属于[0,1]，混合公式如下：

                    Y(n,m)=K*X(n,m)+(1-K)*S(n,m)

这样就实现了晕影效果从无到有的调节过程。

2 晕影调节快速算法

晕影调节的快速算法主要是改进晕影图像的生成过程。我们可以按照自己的需求使用PS制作出一张晕影效果图，来代替算法生成晕影图像的过程，这样就可以节省算法生成的时间了，之后的调节过程不变。

当然，这个算法的缺点就是晕影的半径，过渡程度和亮度无法调整。

目前，这里给出Instagram里使用的晕角模板：

    在Instagram中，是使用这个模板与目标图像执行“柔光”混合图层算法，得到晕角效果的，然后使用1中的K比例混合算法，来快速调节。

最后给出android 中C代码，可以直接使用。

附录 Android C Code with RGB565

void THaloEffect(int* srcData, int width, int height) {

int gray = 0, green = 0, blue = 0, red = 0, i = 0, j = 0, alpha = 0xFF << 24;

for(j = 0; j < height; j++)

{

for(i = 0; i < width; i++)

{

gray = srcData[i + j * width];

red = ((gray >> 16) & 0xFF);

green = ((gray >> 8) & 0xFF);

blue = (gray & 0xFF);

            double d = sqrt((i - width / 2) * (i - width / 2) + (j - height / 2) * (j - height / 2));

            double dmax = 1.0 / sqrt(width * width / 4 + height * height / 4);

            //double lum = 0.75 / (1.0 + Math.Exp((d * dmax - 0.73) * 20)) + 0.25;

            double lum = 0.75 / (1.0 + exp((d * dmax - 0.73) * 20)) + 0.25;

            red = (int)((double)red * lum);

            red = CheckRange(red);

            green = (int)((double)green * lum);

            green = CheckRange(green);

            blue = (int)((double)blue * lum);

            blue = CheckRange(blue);

            srcData[i + j * width] = alpha | (red << 16) | (green << 8) | blue;

}

}

};

void THaloEffect_F(int* srcData, int* mask, int width, int height, int ratio)

{

int gray = 0,green = 0,blue = 0,red = 0,i = 0, mRed = 0, mGreen = 0, mBlue = 0, alpha = 0xFF << 24;

int length = width * height;

for (i = 0; i < length; i++) {

gray = srcData[i];

red = ((gray >> 16) & 0xFF);

green = ((gray >> 8) & 0xFF);

blue = (gray & 0xFF);

gray = mask[i];

mRed = ((gray >> 16) & 0xFF);

mGreen = ((gray >> 8) & 0xFF);

mBlue = (gray & 0xFF);

mRed = ModeSmoothLight(red, mRed);

mGreen = ModeSmoothLight(green, mGreen);

mBlue = ModeSmoothLight(blue, mBlue);

red = (mRed * ratio + (100 - ratio) * red) / 100;

green = (mGreen * ratio + (100 - ratio) * green) / 100;

blue = (mBlue * ratio + (100 - ratio) * blue) / 100;

srcData[i] = alpha | (red << 16) | (green << 8) | blue;

}

};