皮膚美白算法

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皮膚美白是現在任何一款流行的美顏軟件必備的功能之一，不過你如果在互聯網上搜索關於美白算法，能直接拿到並使用的可能不多。一直覺得這個算法其實很簡單的，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：借用色彩平衡算法

　　色彩平衡是Photoshop中常用的一個功能，發現這個算法能實現美白的是從一個叫DigitalCameraEnhance的軟件中偶然遇到的，這個軟件的界面如下圖：

　　其中的調節中間影調一欄會發現右側目的圖像美白程度不斷增加，於是我想到PS中有中間調的功能最有名的就是色彩平衡，打開色彩平衡功能，把色階三個框設置爲同一個正值，並且不勾選保持明度選項，則圖像明顯出現美白現象。

　　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。

關於這個算法的代碼，可以從開源的GIMP軟件中扣取，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映射表而已了，這裏不給出具體的算法公式。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，如果能有個合適的映射表，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。在研究一篇圖像增強論文《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) 表示輸入圖像數據，v(x,y)表示輸入結果，beta爲調節參數，我繪製了Beta分別爲[2,3,4,5]時的曲線，如下圖：

　　可見，Beta越大，美白的程度越強，我想這個程序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，打開圖像，然後點通道面板，按住Ctrl+ 點擊RGB通道圖像，這樣會得到以圖像的強度爲內容的選區（選區其實就是一副灰度圖像），然後回到圖層面板，點新建圖層，再點添加圖層蒙版按鈕，這樣就會將剛纔所建立的選區的內容作爲蒙版，接着將，圖層填充爲白色。調節新建圖層的透明，則可以控制最終美白的程度。

這種方法中以圖像強度的內容作爲蒙版這一步很重要。

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。

我個人認爲，如果掌握了PS裏調整菜單的大部分算法，很多美圖軟件裏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爲支撐，先靠美工通過某些步驟摸索出某個效果，然後再靠程序員編碼實現，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。

　　我用以上三種算法進行了一些處理，效果如下所示：