MATLAB圖像處理：把照片變成素描風格

效果對比：

原圖

處理後

本文與我的上一篇文章 MATLAB圖像處理：把照片變成動漫風格 有所不同，本文主要講解如何用MATLAB實現Photoshop的相應風格化處理過程。

1. Photoshop實現素描風格的過程

方法來源於知乎回答趙澈：怎麼將一張圖片做成素描樣式的圖片？

（1）原片載入為圖層1，去色

（2）圖層1調整曲線，輸出0，輸入70

（3）圖層1複製為圖層2，反相，顏色減淡

（4）圖層2使用最小值濾鏡，半徑1px

在我們的MATLAB實現中，對上述步驟略有改動，如下：

（1）原片載入為圖層1，去色

（2）圖層1調整曲線，輸出0，輸入40

（3）圖層1複製為圖層2，反相，並使用最小值濾鏡，半徑1px

（4）顏色減淡

2. MATLAB實現素描風格

（1）原片去色

Photoshop的去色也就是彩色圖像轉換為「灰色圖像」。之所以這裡說「灰色圖像」而不說灰度圖像，是因為PS中去色後得到的仍為三通道圖像；而灰度圖像往往是單通道圖像。換句話說，PS中RGB圖像經過去色後，仍然保持三通道，並且各通道都是相同的灰度圖像。

因此，我們在MATLAB中對原片使用rgb2gray()，將得到的灰度圖像賦給結果圖像的三個通道即可。

處理前（原圖）：

處理後：

（2）圖層1調整曲線，輸出0，輸入40

關於PS的曲線工具，本文不做詳述，可參考What Are Curves in Photoshop? 。 如果要用MATLAB完整實現曲線工具，是相當複雜的。不過對於「輸出0，輸入40」這樣的特殊情況還是很容易實現的。

簡而言之，「輸出0，輸入40」所做的操作就是對各通道，將所有像素值小於等於40的像素點賦值為0（黑色），然後將40~255之間的像素值線性映射到0~255 —— 通過點 (40, 0) 和 (255, 255) 做一條直線進行映射，橫軸對應原圖上的像素值，縱軸對應映射後的像素值。

經過實際測試，MATLAB中使用了輸出0，輸入40，其效果比輸入70更好。

處理前：

處理後：

可以看到，顏色加深，因為小於40的點都變成純黑的了。

（3）圖層1複製為圖層2，反相，並使用最小值濾鏡，半徑1px

反相通俗的說就是把照片變成底片。實際上就是將各通道中的各像素點（假定像素值為Pi）賦值為 255-Pi。

顏色減淡是PS中的圖層混合模式之一。其具體的運算公式可參考How does photoshop blend two images together? ，其中的「ColorDodge」就是所謂的「顏色減淡」。圖層混合這一步在PS中順序無所謂，因為PS是實時混合、實時呈現效果，所以先設置顏色減淡和最後設置的效果是一樣的。而在MATLAB實現時，我們就要將顏色減淡在最後進行，這樣才能保證進行混合的是最終處理好的兩個圖層。因此在這裡暫不進行顏色減淡，而是在反相之後進行最小值濾鏡。

最小值濾鏡也就是圖像處理中常用的最小值濾波器 —— 取濾波器窗口內的最小值作為整個窗口範圍包含的所有點的像素值。

反相+最小值濾鏡處理前：

處理後：

（4）顏色減淡

將圖層 1 和 2 按照顏色減淡模式混合疊加。

處理前：

處理後：

3. 對比和總結

將我們的結果與原知乎回答對比，效果並不相同。主要是因為PS的一些功能並不能完全相同地用MATLAB實現：

（1）PS去色和MATLAB的rgb2gray計算公式不完全相同

（2）經過實測，我們的曲線調整和PS的曲線調整還是略有差別

等等。