抖音美颜效果开源实现,从 AI 到美颜全流程讲解

日期 : 2020-07-31 15:55:58

美颜和短视频

美颜相关 APP 可以说是现在手机上的必备的软件,例如抖音,快手,拍出的“照骗”和视频不加美颜效果,估计没有人敢传到网上。很多人一直好奇美颜类 APP 是如何开发出来的。本文就大致讲一下在 Android 上如何实现实时修改唇色效果。

下图的红唇效果就是想实现的功能 
demo1

美颜原理

美颜是的基本原理就是深度学习加计算机图形学。深度学习用来人脸检测和人脸关键点检测。计算机图形学用来磨皮,瘦脸和画妆容。一般在 Android 上使用 OpenGLES,IOS 为 Metal 。由于计算机图形学概念较多和复杂,本文中用 Android 的 Canvas 替代。

人脸检测 & 人脸关键点

  1. 人脸检测指的是对图片或者视频流中的人脸进行检测,并定位到图片中的人脸。
  2. 人脸关键点检测是对人脸中五官和脸的轮廓进行关键点定位,一般情况下它紧接在人脸检测后。

face landmarks

我们将使用 TengineKit 来实现实时大红唇效果。

TengineKit

免费移动端实时人脸 212 关键点 SDK 。是一个易于集成的人脸检测和人脸关键点 SDK 。它可以在各种手机上以非常低的延迟运行。 
https://github.com/OAID/TengineKit

TengineKit 效果图

demo1

实现口红效果

配置 Gradle

Project 中的 build.gradle 添加

    repositories {
        ...
        mavenCentral()
        ...
    }

    allprojects {
        repositories {
            ...
            mavenCentral()
            ...
        }
    }

主 Module 中的 build.gradle 添加

    dependencies {
        ...
        implementation 'com.tengine.android:tenginekit:1.0.5'
        ...
    }

配置 manifests

    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>

    <uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.READ_PHONE_STATE"/>

相对于上篇用摄像头来做效果,本文用 gif 图来代替摄像头的输入的视频流,如果想用摄像头实现,可以参考:

用开源 212 点人脸关键点实现 Android 人脸实时打码 https://zhuanlan.zhihu.com/p/161038093

处理 Gif 传过来的图片流

首先我们先初始化 TengineKit:

  1. 选用 normal 处理模式
  2. 打开人脸检测和人脸关键点功能
  3. 设置图片流格式为 RGBA
  4. 设置输入图片流的宽高,此处为 gif 图的预览宽高
  5. 设置输出图片流的宽高,此处为 GifImageView 的宽高,此处和 gif 一致,所以用 gif 图的宽高代替
    com.tenginekit.Face.init(getBaseContext(),
        AndroidConfig.create()
                .setNormalMode()
                .openFunc(AndroidConfig.Func.Detect)
                .openFunc(AndroidConfig.Func.Landmark)
                .setInputImageFormat(AndroidConfig.ImageFormat.RGBA)
                .setInputImageSize(facingGif.getGifWidth(), facingGif.getGifHeight())
                .setOutputImageSize(facingGif.getGifWidth(), facingGif.getGifHeight())
    );

通过关键点得到嘴唇的形状

    Path getMouthLandmarks(FaceLandmarkInfo fi){
        Path outPath = new Path();
        outPath.moveTo(fi.landmarks.get(180).X,fi.landmarks.get(180).Y);
        for(int i = 180; i < 189; i++){
            outPath.lineTo(
                    fi.landmarks.get(i).X,
                    fi.landmarks.get(i).Y
            );
        }
        for(int i = 204; i >= 196; i--){
            outPath.lineTo(
                    fi.landmarks.get(i).X,
                    fi.landmarks.get(i).Y
            );
        }

        outPath.close();

        Path inPath = new Path();
        inPath.moveTo(fi.landmarks.get(180).X,fi.landmarks.get(180).Y);

        for(int i = 195; i >= 188; i--){
            inPath.lineTo(
                    fi.landmarks.get(i).X,
                    fi.landmarks.get(i).Y
            );
        }
        for(int i = 204; i <= 211; i++){
            inPath.lineTo(
                    fi.landmarks.get(i).X,
                    fi.landmarks.get(i).Y
            );
        }

        outPath.op(inPath, Path.Op.DIFFERENCE);
        return  outPath;
    }

给嘴唇涂上颜色

    public static void drawLipPerfect(Canvas canvas, Path lipPath, int color, int alpha) {
        //most 70% alpha
        if (alpha > 80) {
            alpha = (int) (alpha * 0.9f + 0.5f);
        }

        alpha = (int) (Color.alpha(color) * ((float) alpha / 255)) << 24;
        color = alphaColor(color, alpha);
        final PointF position = new PointF();
        float blur_radius = 5;

        Bitmap mask = createMask(lipPath, color, blur_radius, position);

        Paint paint = new Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG);
        paint.setXfermode(new PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode.SRC_OVER));
        canvas.drawBitmap(mask, position.x, position.y, paint);
    }

此代码来源于 https://github.com/DingProg/Makeup

渲染

传过来的 bitmap 为 RGB_565,需要转为标准的 RGBA 格式

    facingGif.setOnFrameAvailable(new GifImageView.OnFrameAvailable() {
        @Override
        public Bitmap onFrameAvailable(Bitmap bitmap) {
            // bitmap RGB_565

            Bitmap out_bitmap = Bitmap.createBitmap(
                    facingGif.getGifWidth(),
                    facingGif.getGifHeight(),
                    Bitmap.Config.ARGB_8888);

            Canvas canvas = new Canvas(out_bitmap);

            canvas.drawBitmap(bitmap, 0, 0, null);
            bitmap.recycle();

            byte[] bytes = bitmap2Bytes(out_bitmap);
            Face.FaceDetect faceDetect = com.tenginekit.Face.detect(bytes);
            if(faceDetect.getFaceCount() > 0){
                faceLandmarks = faceDetect.landmark2d();
                if(faceLandmarks != null){
                    for (int i = 0; i < faceLandmarks.size(); i++) {
                        Path m_p = getMouthLandmarks(faceLandmarks.get(i));
                        LipDraw.drawLipPerfect(canvas, m_p, Color.WHITE, 100);
                    }
                }
            }
            return out_bitmap;
        }
    });

效果对比

demo demo

建议

有兴趣的同学可以在当前项目的基础上面深化,具体可以参考 
https://github.com/DingProg/Makeup

更进一步想尝试商业级的美颜效果可以参考 
https://github.com/CainKernel/CainCamera

参考

  1. TengineKit - Free, Fast, Easy, Real-Time FaceDetection & FaceLandmark SDK on Mobile.

  2. Makeup - 让你的“女神”逆袭,代码撸彩妆(画妆)

  3. CainCamera - CainCamera is an Android Project to learn about development of beauty camera, image and short video

源码

https://github.com/jiangzhongbo/TengineKit_Demo_Face_Beauty

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