一种人像卡通化的设备和方法

1.本发明涉及人像卡通化技术领域，尤其涉及一种人像卡通化的设备和方法。


背景技术：

2.人像卡通化技术是一种将真实人脸图像转化为卡通风格图像的技术。这种技术在动画、游戏、社交媒体滤镜和其它多个领域都有广泛应用。它涉及到图像处理、计算机视觉和机器学习等多个技术领域。
3.例如专利cn201911206596.x采用传统图像处理方法实现人像卡通化。通过识别待处理图片，进行人脸属性判断和分割；使用alpha融合算法对人像皮肤区域换上卡通目标肤色，卡通五官样式迁移，头发区域进行卡通化处理，进行服饰换色卡通化操作以及替换背景，最终生成卡通人像图，以实现对图像图素、特征要点等区域的精准分割，适应不同的特征图案。
4.发明cn201910235651.1和专利cn202110859134.9都是基于生成式对抗网络的人像卡通化方法。通过生成式网络将人脸与背景分割、将人脸转化为卡通的人脸、将背景转化为卡通背景，之后合成得到卡通图，并用判别式网络进行判别。本发明有助于根据输入的人脸图片全自动的生成人像卡通图片。
5.在我国的儿童保健实践中，儿童需要接受多种疫苗的接种，包括乙肝疫苗、卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、脊髓减毒活疫苗、百白破疫苗等。然而，孩子们的哭泣和不合作一直是疫苗接种和儿童保健的难题。孩子对于打针或者医院的无理由恐惧影响了临床治疗的效率，同时，从伦理学的角度考虑，如何缓解或消除婴幼儿在看病或打针时的恐惧，日渐成为临床关注的焦点。
6.分散注意力可以降低疼痛感，因此，可以采用孩子们感兴趣的方式来有效地转移他们的注意力，但目前的人像卡通化技术主要存在两个缺点。第一，基于传统方法实现人像卡通化的效果不够逼真，可以看到明显的贴图痕迹，生成的卡通人像轮廓生硬。第二，基于生成式网络生成的卡通人像效果逼真，但是算法处理流程复杂，耗时长，导致仅能作为娱乐使用，故本发明基于人像卡通化技术提出一款可以吸引儿童兴趣的设备，放置于抽血台或者注射台，以减轻孩子们对于看病的恐惧感。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种人像卡通化的设备和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
9.一种人像卡通化的设备，包括用户端和云端服务器，所述用户端包括安装壳体，所述安装壳体内设有处理器、网卡和麦克风，所述安装壳体的侧壁上设有显示器、摄像头、扬声器，所述安装壳体的侧壁上固定连接有圆筒式观察器，所述圆筒式观察器的一端设有观察窗口，所述网卡、麦克风、显示器、摄像头、扬声器均与处理器电信号连接，所述处理器通
过网卡与云端服务器无线电信号连接，所述云端内设有卡通化模块。
10.作为本技术方案的进一步改进方案：所述圆筒式观察器的筒壁采用深色不透光材质。
11.作为本技术方案的进一步改进方案：所述圆筒式观察器呈一端大一端小的圆台状设置。
12.作为本技术方案的进一步改进方案：网卡为5g通讯模块、4g通讯模块、蓝牙模块、wifi模块、gsm模块中任意一种或任意几种的组合。
13.本发明还提供一种人像卡通化的方法，包括以下步骤：
14.第一步，儿童靠近圆形观察窗口，摄像头实时采集图像；
15.第二步，处理器通过网卡将图像传送给云端服务器；
16.第三步，云端服务器接收图像，并通过卡通化模块生成卡通人像图；
17.第四步，将连续的卡通人像图合成为视频，并将视频流传送给处理器；
18.第五步，处理器接收云端服务器返回的视频流，并通过显示屏进行播放。
19.作为本技术方案的进一步改进方案：所述卡通化模块的处理流程为：
20.s1，首先获得原始图像a，并进行识别是否存在人脸；
21.s2，若存在人脸，则裁剪人脸区域得到图像b，并根据图像b判断性别；
22.s3，若根据图像b判断为男性，则随机选择一个男性卡通特征x；若根据图像b判断为女性，则随机选择一个女性卡通特征x；
23.s4，将图像b和卡通特征x送入人像卡通化网络，人像卡通化网络可输出卡通人像c。
24.作为本技术方案的进一步改进方案：所述s4中的人像卡通化网络基于原始的toonify人像卡通化网络进行轻量化改进，将原始toonify网络中的resnet50主干网络更改为mobilenet或者shufflenet的轻量化网络，按照toonify的训练流程进行重新训练，得到轻量人像卡通化网络。
25.作为本技术方案的进一步改进方案：用于在抽血、疫苗注射场景中，吸引儿童注意力，降低儿童的恐惧感。
26.作为本技术方案的进一步改进方案：所述男性的卡通特征包括：王子特征、狐尼克特征。
27.作为本技术方案的进一步改进方案：所述女性的卡通特征包括：爱莎公主特征。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.本发明提出了一种实现图像拍摄以及对拍摄图像进行实时人像卡通化并显示的设备可以根据图像中人物的性别自动选择对应性别的卡通形象进行卡通化，使得在抽血、疫苗注射等场景中，吸引儿童注意力，降低儿童的恐惧感。
30.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
31.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
32.图1为本发明提出的一种人像卡通化的设备结构示意图；
33.图2为本发明提出的一种人像卡通化的设备中安装壳体表面结构示意图；
34.图3为本发明提出的人像卡通化的方法示意图；
35.图4为本发明提出的卡通化模块的处理流程示意图。
36.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
37.1、观察窗口；2、圆筒式观察器；3、安装壳体；4、摄像头；5、扬声器；6、显示屏；7、处理器；8、网卡；9、麦克风。
具体实施方式
38.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
39.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
40.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
41.请参阅图1～4，本发明实施例中，一种人像卡通化的设备，包括用户端和云端服务器，用户端包括安装壳体3，安装壳体3内设有处理器7、网卡8和麦克风9(未图示)，安装壳体3的侧壁上设有显示器6、摄像头4、扬声器5，安装壳体3的侧壁上固定连接有圆筒式观察器2，圆筒式观察器2的筒壁采用深色不透光材质，圆筒式观察器2呈一端大一端小的圆台状设置，圆筒式观察器2的一端设有观察窗口1，圆筒式观察器2可以挡住周围的景象，儿童的视线又被卡通人像吸引，此时进行抽血或者注射，可以降低儿童的恐惧感，网卡8、麦克风9、显示器6、摄像头4、扬声器5均与处理器7电信号连接，处理器7通过网卡8与云端服务器无线电信号连接，网卡8为5g通讯模块、4g通讯模块、蓝牙模块、wifi模块、gsm模块中任意一种或任意几种的组合，云端内设有卡通化模块。
42.本发明还提出一种人像卡通化的方法，包括以下步骤：
43.第一步，儿童靠近圆形观察窗口1，摄像头4实时采集图像；
44.第二步，处理器7通过网卡8将图像传送给云端服务器；
45.第三步，云端服务器接收图像，并通过卡通化模块生成卡通人像图，其中，在卡通化时可按照性别进行分类，对于男宝宝选择男性的卡通形象进行转换，比如王子、狐尼克。对于女宝宝选择女性的卡通形象进行转换，比如爱莎公主；
46.第四步，将连续的卡通人像图合成为视频，并将视频流传送给处理器7；
47.第五步，处理器7接收云端服务器返回的视频流，并通过显示屏6进行播放。
48.如图4所示，卡通化模块的处理流程为：
49.s1，首先获得原始图像a，并进行识别是否存在人脸；
50.s2，若存在人脸，则裁剪人脸区域得到图像b，并根据图像b判断性别；
51.s3，若根据图像b判断为男性，则随机选择一个男性卡通特征x；若根据图像b判断为女性，则随机选择一个女性卡通特征x；
52.s4，将图像b和卡通特征x送入人像卡通化网络，人像卡通化网络可输出卡通人像c。
53.具体的，s4中的人像卡通化网络人像卡通化网络基于原始的toonify人像卡通化网络进行轻量化改进，将原始toonify网络中的resnet50主干网络更改为mobilenet或者shufflenet的轻量化网络，按照toonify的训练流程进行重新训练，得到轻量人像卡通化模型。
54.本发明可用于在抽血、疫苗注射场景中，吸引儿童注意力，降低儿童的恐惧感。
55.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种人像卡通化的设备，其特征在于，包括用户端和云端服务器，所述用户端包括安装壳体(3)，所述安装壳体(3)内设有处理器(7)、网卡(8)和麦克风(9)，所述安装壳体(3)的侧壁上设有显示器(6)、摄像头(4)、扬声器(5)，所述安装壳体(3)的侧壁上固定连接有圆筒式观察器(2)，所述圆筒式观察器(2)的一端设有观察窗口(1)，所述网卡(8)、麦克风(9)、显示器(6)、摄像头(4)、扬声器(5)均与处理器(7)电信号连接，所述处理器(7)通过网卡(8)与云端服务器无线电信号连接，所述云端内设有卡通化模块。2.根据权利要求1所述的一种人像卡通化的设备，其特征在于，所述圆筒式观察器(2)的筒壁采用深色不透光材质。3.根据权利要求2所述的一种人像卡通化的设备，其特征在于，所述圆筒式观察器(2)呈一端大一端小的圆台状设置。4.根据权利要求3所述的一种人像卡通化的设备，其特征在于，网卡(8)为5g通讯模块、4g通讯模块、蓝牙模块、wifi模块、gsm模块中任意一种或任意几种的组合。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种人像卡通化的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，儿童靠近圆形观察窗口(1)，摄像头(4)实时采集图像；第二步，处理器(7)通过网卡(8)将图像传送给云端服务器；第三步，云端服务器接收图像，并通过卡通化模块生成卡通人像图；第四步，将连续的卡通人像图合成为视频，并将视频流传送给处理器(7)；第五步，处理器(7)接收云端服务器返回的视频流，并通过显示屏(6)进行播放。6.根据权利要求5所述的一种人像卡通化的方法，其特征在于，所述卡通化模块的处理流程为：s1，首先获得原始图像a，并进行识别是否存在人脸；s2，若存在人脸，则裁剪人脸区域得到图像b，并根据图像b判断性别；s3，若根据图像b判断为男性，则随机选择一个男性卡通特征x；若根据图像b判断为女性，则随机选择一个女性卡通特征x；s4，将图像b和卡通特征x送入人像卡通化网络，人像卡通化网络可输出卡通人像c。7.根据权利要求5所述的一种人像卡通化的方法，其特征在于，所述s4中的人像卡通化网络基于原始的toonify人像卡通化网络进行轻量化改进，将原始toonify网络中的resnet50主干网络更改为mobilenet或者shufflenet的轻量化网络，按照toonify的训练流程进行重新训练，得到轻量人像卡通化网络。8.根据权利要求5所述的一种人像卡通化的方法，其特征在于，用于在抽血、疫苗注射场景中，吸引儿童注意力，降低儿童的恐惧感。9.根据权利要求5所述的一种人像卡通化的方法，其特征在于，所述男性的卡通特征包括：王子特征、狐尼克特征。10.根据权利要求5所述的一种人像卡通化的方法，其特征在于，所述女性的卡通特征包括：爱莎公主特征。

技术总结
本发明公开了一种人像卡通化的设备和方法，包括用户端和云端服务器，所述用户端包括安装壳体，所述安装壳体内设有处理器、网卡和麦克风，所述安装壳体的侧壁上设有显示器、摄像头、扬声器，所述安装壳体的侧壁上固定连接有圆筒式观察器，所述圆筒式观察器的一端设有观察窗口，所述网卡、麦克风、显示器、摄像头、扬声器均与处理器电信号连接，所述处理器通过网卡与云端服务器无线电信号连接，所述云端内设有卡通化模块。本发明提出了一种实现图像拍摄以及对拍摄图像进行实时人像卡通化并显示的设备可以根据图像中人物的性别自动选择对应性别的卡通形象进行卡通化，使得在抽血、疫苗注射等场景中，吸引儿童注意力，降低儿童的恐惧感。惧感。惧感。


技术研发人员：陈出祺 栾一飞 蔡芸晗 张宇恒 陈费凡 单祎雯 罗婧
受保护的技术使用者：杭州医学院
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/10/20