对皮肤美白算法的一些研究

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皮肤美白是现在任何一款流行的美颜软件必备的功能之一，不过你如果在互联网上搜索关于美白算法，能直接拿到并使用的可能不多。一直觉得这个算法其实很简单的，并且实现的方式可以说是多种多样，本文分享自己研究过的三种实现方式。

第一：借用色彩平衡算法

　　色彩平衡是Photoshop中常用的一个功能，发现这个算法能实现美白的是从一个叫DigitalCameraEnhance的软件中偶然遇到的，这个软件的界面如下图：

　　其中的调节中间影调一栏会发现右侧目的图像美白程度不断增加，于是我想到PS中有中间调的功能最有名的就是色彩平衡，打开色彩平衡功能，把色阶三个框设置为同一个正值，并且不勾选保持明度选项，则图像明显出现美白现象。

　　注意第一：色阶的三个调整值必须相同或者差异很小，不然输出图片会出现偏色，第二:一定选选择中间调；第三：必须不勾选保持明度选项。

关于这个算法的代码，可以从开源的GIMP软件中扣取，其实如果符合上述三个条件，有能力的人就会发现其实最后就是一个映射表而已了，这里不给出具体的算法公式。GIMP是开源的，有这个需求的就应该自己动手去找。

第二：使用logarithmic Curve。

　　美白其实主要使皮肤变白变亮，因此，如果能有个合适的映射表，满足使得原图在色阶上有所增强，并且在亮度两端增强的稍弱，中间稍强，则也是个不错的选择。在研究一篇图像增强论文《A Two-Stage Contrast Enhancement Algorithm for Digital Images 》时发现其中的一个公式非常适合这个情况：

　　其中w(x,y) 表示输入图像数据，v(x,y)表示输入结果，beta为调节参数，我绘制了Beta分别为[2,3,4,5]时的曲线，如下图：

　　可见，Beta越大，美白的程度越强，我想这个程序实现起来应该很容易吧。

第三：使用图层混合。

　　用Photoshop我是这样做的，打开图像，然后点通道面板，按住Ctrl+ 点击RGB通道图像，这样会得到以图像的强度为内容的选区（选区其实就是一副灰度图像），然后回到图层面板，点新建图层，再点添加图层蒙版按钮，这样就会将刚才所建立的选区的内容作为蒙版，接着将，图层填充为白色。调节新建图层的透明，则可以控制最终美白的程度。

这种方法中以图像强度的内容作为蒙版这一步很重要。

这种图层+蒙版的编码实现其实也就是一些Alpha混合的过程，有兴趣实现的朋友可以自行研究。

我个人认为，如果掌握了PS里调整菜单的大部分算法，很多美图软件里的调色这一块基本上都逃不出手掌心了，当然比如有强大的美工基础作为支撑，先靠美工通过某些步骤摸索出某个效果，然后再靠程序员编码实现，可以我美工不行。

　　以上操作都是针对全图进行的处理，这样毕竟会把非肤色部分的地方也处理，在很多情况下可能是不合适的，因此一个更好的方式是进行肤色识别，当然这种肤色识别和我之前的磨皮算法原理也一样，不需要也不应该太准确，在边缘处还必须进行一定的羽化，包括非皮肤部分也应该有一定程度的处理，这样整个图看起来会更加自然一些。

　　我用以上三种算法进行了一些处理，效果如下所示：