如果美圖可以把妹，如何用技術手段做一個會拍照的程序員？

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作者簡介：龍鵬，5年計算機視覺從業經驗，華中科技大學本科，中國科學院碩士，原360 圖像搜索，人工智慧研究院演算法工程師。曾參與或主持基礎圖像增強與降噪，自動駕駛中的分割檢測，視頻圖像內容分析等項目，熟悉傳統圖像處理演算法基礎知識，擁有豐富的基於機器學習的計算機視覺項目經驗。

文本來自作者 龍鵬 在GitChat上分享《AI程序員碼說攝影圖像基礎》主題內容。

導讀：來一場攝影與演算法的相遇

Photoshop 想必大家都很熟悉，Adobe 靠著 Photoshop 稱霸圖像處理領域幾十年，就是因為其中每一個功能，背後都是紮實的演算法的支持。

假如 Photoshop 不熟悉，美圖秀秀總熟悉吧，僅僅只是靠著美顏演算法，就把公司推上了市。

攝影，在膠片時代，純靠攝影師的美學造詣和熟練技巧，一旦成片，基本上也就成片了。但是現在圈子裡流行著一句話，7分靠前期，3分靠後期。

現在，那些好看的圖，或者說沒有經過精確地布景拍出來的好圖，很少沒有後期的。如下圖，是從一個在線圖片網站上截取下來的封面，都是好圖對吧，那你能猜到都有些什麼後期嗎？

不管是精修的風光大片，還是被稱為糖水片的人像攝影，後期工具的使用已經無處不在。

這背後的功勞，其實都是演算法工程師一行一行的代碼的調試。

攝影與計算機演算法的相遇，不止十年了，那麼他們相遇都碰撞出了什麼火花呢？

作為一個在圖像演算法裡面摸爬滾打了幾年，又玩了一段時間攝影的 IT 人，我打算開兩個系列來與大家分享，圖像演算法與其支撐的攝影的發展故事、技術細節、發展前景。

現在這個是基礎課，基礎課會注重於在基礎的攝影技術及其背後基本的圖像演算法原理，各大發展方向的介紹，那麼就開始吧。

相遇結出了什麼果子

攝影本身是一門大的應用科學，我們在這裡先強調：本文只關注攝影中涉及圖像處理的部分，其他的一概不論。

圖像處理是一門學科，歸為 image processing 也好、computer vision 也好，都是屬於自然學科的一個小類，兩者的結合，在應用上就是產生了一大批攝影前期後期工具，PhotoShop、美圖秀秀就是典型代表。在學術上，那就產生了很多的課題，圖像增強、圖像降噪、濾鏡等等。

不過，我們在這裡說另一個大家不一定熟悉，也是專門針對攝影，而不是通用的圖像處理技術的子課題，那就是：計算機美學、Computer Aesthetics 或者 image Aesthetics。

這個學科的終極目標是研究讓計算機掌握專業攝影師那樣的審美能力，從前期到後期，都有所涉及。

專業攝影師需要什麼能力？包括但不限於：

高超的構圖技巧（知道怎樣去尋找好的拍攝角度、怎麼去通過畫面來表達自己的核心思想、怎樣讓自己的作品更有創意）。

敏感的色彩感知能力（知道什麼時候該濃墨重彩、什麼時候該淡化顏色）。

精湛的細節處理能力（有時候就是細節決定檔次）。

捕捉精彩瞬間（攝影有時候就是一場偶遇，有很多好的作品，初看普普通通，但細細推敲卻是讓人拍案叫絕，不過這類作品暫時不在咱們的考慮範圍內）。

總之，當計算機和攝影相遇，就會不斷赤膊上陣 Photoshop 這樣的工具，供大家設計自己的靈感，去後期提升拍攝的作品。而要做出這樣的工具，就必須依靠演算法工程師從底層到高層，依次探究圖像中的奧秘，底層如邊緣的檢測，高層到圖像風格的分析。如下圖，是一個基於 Laplacian 變換的邊沿檢測。

現有的圖像技術，在攝影中都有哪些應用

下面我們分析下圖像技術在當下攝影中的若干應用，底層的圖像演算法對我們不可見，但是它們所支持的各種玩法，大家都很熟悉了。

1. 打分

可以對普通的照片打分，如下圖，星越多則說明所拍攝的圖像質量越高，從第1列到第3列，照片質量越來越低，這可以幫助我們培養基本的美感，也可以用於很多圖像推薦的應用。

還可以對顏值打分，當做一款娛樂的工具，其實很受大家歡迎，畢竟大眾的審美還是趨同的，所以顏值打分、魅力值打分，其實挺靠譜的。

通過打分，我們可以去了解自己的攝影作品哪些地方有提升空間，這可以作為一個學習小助手。

當然，由於攝影作品本身涉及太廣了，不同的攝影風格又有不同的審美標準，所以目前這個領域上能用的工具幾乎沒有，研究也還屬於需要突破的階段。

也並非完全沒有相關工具，現在有一個產品——潑辣相冊就推出了相關功能，從細節、光效、顏色、構圖、表情5個方面來評分，只是目前還不太靠譜，如筆者下圖作品，從攝影師的角度來看，光效是很好的、背景很純凈，但是軟體給力很低的分數。至於更多，大家儘管去嘗試。

2. 檢索

基於攝影美學的高質量圖與相似圖的檢索，下面是我基於關鍵詞使用百度和 bing，搜出來的圖（在家裡用不了 Google）。

作為一個玩攝影的人來說，雖然沒有拍過多少學校里的美女，但是我可以肯定學校相關的美照排名前 100 的絕對會比當前搜索出來的圖好看很多，不信大家可以去攝影社區中看看。

現在的搜索引擎仍然是基於關鍵詞和 Tag 檢索的，而不是理解了我要的「美照」這個詞的意思，然後去搜索內容符合要求的詞，但這是我們的需求，所以檢索有很大的改進空間。

上圖是 500 px，推薦出的相似圖，第一張圖是我的圖，由於是專門的攝影平台，收錄的圖質量就比較高了，後面這些圖除了都有個女生外，構圖、色調其實並不一致，所以應該不是僅僅基於圖像底層特徵（顏色、紋理）等的檢索，猜測有一定的美學質量在裡面。

總之，沒有人會排斥當你搜索圖片時，給你返回美學質量更高的圖吧，這仍然是一個需要填補的應用領域。

3. 構圖推薦

下面分別是一張原圖，以及利用 iPhone 的照片管理軟體自動裁剪出來的圖。

構圖在前期和後期都是攝影師開始工作的第一步，而且是必做的一步。如果讓計算機學會了理解攝影師的意圖，找到了最佳的構圖，那能提升很多圖像工作者的效率，包括前面說的潑辣相冊的美學打分，也會專門有構圖的打分。

500 px 的人工評分中，目前也有這一項，以後一定會發展成人工智慧評分，筆者這張圖有人在構圖上加了分，目前使用這個功能的人還很少。

4. 磨皮、美白

磨皮美白，這就不用提了吧，現在是滿屏的高顏值，要是沒有紮實的圖像處理技術，哪裡有這麼多美女主播，畢竟大部分人是普通長相。

就連 Google 旗下，簡潔專業著稱的 Snapseed 也在最近更新了美顏功能，更別說美圖秀秀，天天 P 圖中的瘦臉、大長腿、大眼等等功能了，這也符合當下國民的審美。

5. 風格化濾鏡

有的時候，我們不滿足於僅僅做些簡單的美白磨皮，而是要出一些更有逼格的濾鏡，為了不侵犯別人的版權又能放出比較清晰的圖，這裡就上了一張自己的圖。

這是用了當時大火的 Prisma 演算法的結果，不過是代碼跑出來的，是不是帶著點大叔的滄桑感，比美個白有意思吧，用 iPhone 的可以去試試。

6. 自動增強

原片尤其是手機拍出來的，很多都需要做圖像增強、調節對比度、亮度等，如下圖是我拍的照片，畫面偏暗。

下面是 iPhone 照片自動調整的結果：

當然結果還不是令人滿意，這種基本的圖像增強操作，比較底層，不涉及過多的智能化操作，所以有很多相關的研究在研究智能的對攝影作品進行後期增強。

很多的 App 也在陸續加入這個功能，如 Google 的 Snapseed、潑辣修圖等。

7. 自然背景下的摳圖，換背景

換背景是個永恆的需求，我就遇到過幾次要自己換證件照背景的情況。而實際上換背景摳圖，還可以調整景深淺，讓手機小光圈拍的照片，也可以出現大光圈的效果，如上圖(a)與(d)的對比。

在直播中，現在也有很多的應用，給人換上夢幻背景，女生應該玩的比較多，主流的直播平台都有這樣的功能。

就沖模擬大光圈這項功能，就值得關注。

8. 圖像融合、創作

可能對於大多數人來說，PS 最牛逼之處就在於無中生有，以假亂真了。

下面說的這個其實也是很常見的，筆者也偶爾使用一下多重曝光，其中就會用到圖像融合。怎麼更自然的融合，裡面涉及到很多的技術細節、圖像匹配、平滑等。

總結

圖像處理技術的發展會催生出很多應用，比如視頻編輯、實時摳圖；反過來，人們的需求也會催促圖像處理技術的發展，比如美白磨皮。

下一課，就讓我們開始這場攝影與圖像技術的相遇之旅吧。未來，攝影拍照應該成為人的基本技能，為了對象、為了家人，也要好好學習啊，何不馬上開始？

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