隨著各類直播、短視頻和社交媒體的興起，我們仿佛生在一個(gè)“人均美女帥哥”的社會(huì)，事實(shí)真是如此嗎？

　　拜各類技術(shù)和軟件的發(fā)展所賜，當(dāng)我們出現(xiàn)在鏡頭面前時(shí)，計(jì)算機(jī)算法就已經(jīng)自動(dòng)將采集到的人像進(jìn)行了美顏處理。因此，鏡頭里的人總是那么“不真實(shí)”。

　　那么，這些軟件背后需要用到什么程序算法？計(jì)算機(jī)是如何識(shí)別人的面部和身體，并對(duì)這些部位進(jìn)行美化的呢？

　　其實(shí)，美顏和繪畫有很多相似性，繪畫首先是畫線稿，確定人體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后在線稿之上進(jìn)行上色，逐步豐富細(xì)節(jié)，最后完成一幅作品。

　　我們拍攝的原始人體圖像也是“畫線稿”，手機(jī)收集原始數(shù)據(jù)，將圖像上傳到后臺(tái)進(jìn)行定位和識(shí)別。這一步的目的是確定人體的特征位置。

　　接下來開始“上色”，用算法和技術(shù)對(duì)五官或身體部位進(jìn)行分析、處理、美化，最后得到美顏后的圖像。

　　只不過完成一幅繪畫作品需要較長的時(shí)間，而美顏卻是瞬時(shí)的、即刻的，這背后需要有強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)作為支撐。

　　人臉關(guān)鍵點(diǎn)定位技術(shù)識(shí)別五官

　　如今的美顏相機(jī)，已經(jīng)可以給眼睛畫眼影、給嘴唇涂口紅。那么，這些功能是怎么精準(zhǔn)識(shí)別圖像中人臉的特定部位的呢？

　　這其中利用的是人臉關(guān)鍵點(diǎn)檢測技術(shù)，即通過尋找臉部特征點(diǎn)來確定五官的精準(zhǔn)位置。一般來說，定位的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)量越多，最終的美顏效果越好。

　　目前主流的人臉關(guān)鍵點(diǎn)檢測方法有兩種：基于特征的人臉檢測和基于圖像的人臉檢測。目前使用最多的是基于特征的人臉檢測方法。

　　原始人臉數(shù)據(jù)被上傳至后臺(tái)后，人臉檢測技術(shù)會(huì)對(duì)原始的圖像幀進(jìn)行識(shí)別。眼睛、眉毛、T型區(qū)(即眼睛+鼻子構(gòu)成的區(qū)域)、嘴、下巴會(huì)被依次識(shí)別，識(shí)別的數(shù)據(jù)被放入人臉信息結(jié)構(gòu)體中，之后再被應(yīng)用到具體的美顏算法中，對(duì)特定部位進(jìn)行美化。

　　圖像平滑技術(shù)幫你磨皮

　　女生在化妝時(shí)會(huì)先涂一層粉底液，主要作用是美白和減少皮膚瑕疵。這其實(shí)就相當(dāng)于美顏功能中的美白和磨皮。

　　好的磨皮效果應(yīng)該是怎樣的？首先最重要的是讓皮膚變光滑，同時(shí)還要盡量保留更多細(xì)節(jié)(如皮膚肌理)，讓五官輪廓清晰可見，這樣的圖片看起來更真實(shí)、更有質(zhì)感。

　　磨皮利用的是圖像平滑技術(shù)，因?yàn)樵谂臄z圖像時(shí)會(huì)受到噪聲干擾，使圖像質(zhì)量降低，因此要對(duì)噪聲進(jìn)行過濾。過濾后的圖像將變得平滑，多余無用的信息會(huì)被剔除掉。

　　過濾圖像噪聲的工具是濾波器，一般常用的濾波器有中值濾波、邊緣保持濾波、雙邊濾波(又稱高斯雙邊濾波)等。中值濾波和邊緣保持濾波的缺點(diǎn)是不能很好地保留圖像的邊緣信息；而雙邊濾波可以保留大量人臉細(xì)節(jié)且確保邊界處不會(huì)被模糊掉，因此其應(yīng)用最為普遍。

　　色彩模式切換美白皮膚

　　我們?nèi)搜鄣摹跋袼亍焙芨?，能看見世界的色彩斑斕，那沒有“眼睛”的計(jì)算機(jī)怎么識(shí)別顏色呢？

　　圖像中的色彩一般用RGB模式表示，R、G、B分別代表紅、綠、藍(lán)，具體數(shù)值從0—255變化。R、G、B的數(shù)值越趨于0，圖像越黑；相反，越接近255就越白。此外，還有HSV模式(H、S、V分別代表色彩、飽和度、明度)，這兩種色彩模式可以通過算法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

　　很多美白技術(shù)會(huì)將RGB模式轉(zhuǎn)化為HSV模式后再進(jìn)行調(diào)整：先用算法對(duì)皮膚像素的顏色數(shù)據(jù)進(jìn)行大量統(tǒng)計(jì)，得到膚色像素的取值范圍，然后再調(diào)節(jié)像素的各項(xiàng)數(shù)值大小，讓圖像中的皮膚變白、變亮。

　　模板與原圖合成“定制”妝容

　　美顏相機(jī)里還能“定制”妝容，包括口紅、腮紅、眼妝等。這是因?yàn)橄鄼C(jī)軟件里植入了預(yù)先設(shè)計(jì)的、不同風(fēng)格的妝容模板，當(dāng)人臉出現(xiàn)后，首先會(huì)基于人臉關(guān)鍵點(diǎn)檢測技術(shù)，識(shí)別出特定部位，然后妝容模板會(huì)投射到人臉特定區(qū)域，最后妝容和原始圖像進(jìn)行高效合成，給圖像里的人“化妝”。

　　以畫眉為例，許多軟件都提供了多套眉毛的圖片模板，先檢測出原始圖像眉毛的關(guān)鍵點(diǎn)位置，眉毛的第一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)會(huì)作為貼合的起始位置；算法還會(huì)對(duì)眉毛模板的大小和范圍作出調(diào)整，使模板和人的原始眉毛能更好地貼合；最后在原圖上進(jìn)行融合，得到自然、逼真的畫眉效果。

　　這樣一看，美顏果然是個(gè)“技術(shù)活”。

　　(據(jù)數(shù)字北京科學(xué)中心公眾號(hào))