化妝、造型、服裝？那都是多久遠的事兒了。美顏、p圖、特效，變美不過分分鐘。隨著科技的發展，人類在追求美的同時也要求速度美、質感美、和諧美，從手機快速美顏到美圖秀秀編輯再到Photoshop處理，對美的執著可見一斑。隨著計算機技術的發展，圖像編輯技術在個人消費領域越來越受人們的歡迎，而傳統的圖像編輯技術被新的圖像編輯處理技術取代為大勢所趨。在國內外圖像編輯技術推陳出新的浪潮下，溫州大學的趙漢理副教授帶領研究生團隊開展了“基于特征空間的圖像編輯技術研究”研究項目，獲得了浙江省自然科學基金資助，于2018年順利完成了結題驗收。這是趙漢理第2次獲得浙江省自然科學基金的資助。

　　趙漢理，博士，溫州大學數理與電子信息工程學院計算機系副教授，碩士生導師，中國計算機學會計算機輔助設計與圖形學專業委員會委員，中國仿真學會數字娛樂仿真專業委員會委員。近日，在接受記者采訪的時候，趙博士感概地說：“浙江省自然科學基金為青年科研人員提供了一個重要的支持舞臺，尤其是對于一些科研資源和平臺都十分有限的地區或者高校。我就是其中的受益者。”趙漢理的主要研究方向為圖像編輯與合成、深度學習、GPU高性能并行計算、三維虛擬人動畫、移動圖形圖像技術等，分別于2011年和2015年兩次獲得浙江省自然科學基金的資助，從剛走上工作崗位的“青椒”一路不斷成長為“好導師”。

趙漢理研究團隊

　　交互式圖像顏色編輯技術，有效防止“顏色滲透”

　　傳統的圖像顏色編輯方法要求用戶先標定出所要編輯的圖像區域，然后改變該區域內的像素顏色，該方法不僅會產生區域邊界的不自然過渡效果，還限制了用戶的編輯自由度。近年來，基于著色線條的交互式圖像顏色編輯方法較好地克服了這些問題。用戶只要在所要編輯的圖像區域中自由地勾勒出若干條線條，該線條的顏色就可以按一定的算法規則傳播到周圍視覺特征相似的區域。但是，如果不同的區域所勾勒的線條顏色不同，某一區域內的線條的顏色會擴散到周圍其他的區域中而出現所謂的“顏色滲透”現象。并且，現有的圖像顏色編輯方法都是基于CPU串行算法實現的，編輯效率比較低下，從而極大地影響了用戶的交互體驗。

　　趙漢理科研團隊不斷地探索新的交互式圖像顏色編輯技術，在處理過程中將圖像RGB顏色空間擴展為高維度的視覺特征空間（包括顏色、紋理、像素坐標等信息），較好地克服了現有方法所存在的缺點，并且取得了一定的研究進展。首先，對圖像中每個像素的紋理特征進行量化表示，在顏色優化函數中增加紋理特征項，使線條顏色能有效地傳播到周圍紋理相似區域而不會滲透到區域邊界以外的其他圖像區域。其次，在顏色優化函數中增加二維圖像空間坐標項，使得線條顏色不僅能夠傳播到線條所在區域，還能夠傳播到與該區域不相鄰但紋理特征相似的其他圖像區域。交互式顏色編輯效果對比如下圖所示，對比效果1和對比效果2為其他方法的計算結果，可以看出趙漢理科研團隊的新方法能夠獲得與原彩色圖相接近的顏色分布。

　　此前，有研究人員提出了基于深度學習的自動著色方法，不需要用戶的線條編輯即可完成對灰度圖的著色。一方面，該類自動方法無法滿足用戶的個性化顏色編輯需要；另一方面，自動著色方法也沒有解決區域邊界的“顏色滲透”問題。如下圖所示，趙漢理科研團隊的新方法能夠較好地阻止不同區域之間的顏色擴散。

　　GPU高性能并行計算，改善用戶交互體驗

　　眾所周知，由于運行功率和發熱量等因素的約束，當前電腦CPU很難在主頻上有較大的提高，因此CPU主要是往雙核、四核乃至更多處理核心的方向發展。顯卡GPU原先只能做專門的圖形運算，如今發展到能夠做通用的并行算術邏輯運算。相比于僅擁有數個處理核心的CPU，顯卡GPU則擁有數千個并行處理核心，其發展速度已經遠快于CPU發展的摩爾定律，適合于數據密集型的并行計算。為了減少圖像顏色編輯軟件的響應時間，改善用戶的交互體驗，將顯卡GPU作為CPU的并行協處理器，使得原先需要數十秒鐘才能計算完成的顏色優化算法加速到一秒鐘之內即可完成。因此，近實時的算法處理效率極大地便利了用戶的編輯交互。如下圖所示，用戶可以很方便地通過添加著色線條、擦除線條、修改線條顏色等編輯操作即時地生成各種不同的顏色效果。

　　 現今，圖像編輯處理技術在動漫和影視特效制作領域有著更為廣泛和重要的作用。我們常說的后期處理 在很大程度上能夠彌補拍攝的不足或增強視覺特效，圖像編輯就是重要的一環，這對于浙江大力發展動漫產業和影視特效制作將起到很好的推動作用。

（浙江省科技信息研究院今日科技 劉曉燕；通訊員 林思達  周麗敏  徐達文）