本发明涉及一种图像颜色替换系统，更具体一点说，涉及一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，属于智能识别领域。
背景技术：
1、在当今数字化与智能化快速发展的背景下，用户体验的个性化与互动性成为产品设计的重要趋势。通过识别用户表情来实时调整产品图案与颜色，是这一趋势下的一个重要应用方向。该技术结合了计算机视觉、机器学习以及人机交互等多个领域的前沿技术，旨在为用户提供更加贴心、个性化的使用体验。
2、目前采用的核心技术主要包括：1）人脸表情识别技术：表情识别是基于计算机视觉和深度学习的技术，通过摄像头捕捉用户面部图像，分析面部特征点的变化，从而识别出用户的情绪状态（如开心、惊讶、悲伤等）。常用的模型包括卷积神经网络（cnn），它能够自动从大量数据中学习面部特征与表情之间的复杂关系，从而提高识别的准确性和鲁棒性；2）动态图案与颜色调整技术：一旦识别出用户的表情，系统会根据预设的规则或机器学习模型，实时调整产品的图案与颜色。例如，当识别到用户开心时，产品颜色可能变为明亮鲜艳；当识别到用户悲伤时，则可能转为柔和色调，这种调整可以通过软件算法在数字产品（如手机屏幕、网站界面等）上实现，也可以通过与硬件结合的方式在物理产品（如智能服装、变色家具等）上应用；3）实时反馈与用户互动：通过声音提示或视觉反馈告知用户表情已被识别，并展示相应的调整结果，增强用户体验的参与感和趣味性。
3、尽管通过识别用户表情实现及时更换产品图案、颜色的技术在逐渐进入应用市场，但在实际应用中仍存在一些缺陷：不同用户的面部特征和表情习惯存在差异，需要更加精细化的算法来适应这些差异，表情识别精度、实时性、颜色替换效果以及系统稳定性方面存在的明显不足的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供具有能够解决现有技术中在表情识别精度、实时性、颜色替换效果以及系统稳定性方面存在的明显不足的问题，通过引入先进的表情识别算法和动态颜色替换技术，本系统能够准确识别用户的面部表情，并根据表情变化实时调整木材花纹图像的颜色，使得用户能够在直观、互动的环境中体验木材花纹的多样化效果，满足个性化和定制化需求等技术特点的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统。
2、为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
3、本发明一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，所述木材花纹图像颜色替换系统包括配色数据化处理单元、表情识别数据化处理单元、数据驱动智能设计处理单元，所述配色数据化处理单元、表情识别数据化处理单元均与数据驱动智能设计处理单元通信连接；
4、所述配色数据化处理单元包括颜色替换模块，配色数据化处理单元通过对木材花纹样本进行筛选、聚类归类，形成类别数据库，并进行木材花纹颜色分析、主色提取，形成颜色数据库；
5、所述表情识别数据化处理单元包括表情识别模块；表情识别数据化处理单元通过算法选择与识别，对人脸数据样本进行数据分析筛选，形成表情数据库；
6、所述数据驱动智能设计处理单元包括数据处理模块、用户界面模块；数据驱动智能设计处理单元将待测配色数据与人脸的表情数据进行智能匹配，根据获取用户对看到的木材花纹类别以及颜色展现的人脸数据，调节更换类别、颜色直至通过表情识别模块的认可。
7、优选的，所述表情识别模块包括通信连接的视觉采集子模块、图像预处理子模块、图像后处理子模块、特征提取子模块、表情分类子模块、结果输出子模块、数据管理子模块；
8、所述颜色替换模块包括通信连接的颜色映射子模块、颜色调整子模块、图像渲染子模块、和结果输出子模块；
9、所述数据处理模块包括通信连接的界面设计子模块、图像上传子模块、结果显示子模块；
10、所述用户界面模块包括通信连接的界面设计子模块、图像上传子模块、结果显示子模块。
11、优选的，所述表情识别模块，用于获取用户的面部表情数据，并根据所述面部表情数据，使用fer2013plus数据库和resnet50算法进行表情识别，该表情识别模块能够识别出用户的多种面部表情，并输出每个表情被识别的概率，通过对面部表情的准确识别，生成多模态特征向量，为颜色替换模块提供数据支持。
12、优选的，所述颜色替换模块，用于根据表情识别模块输出的表情概率结果以动态调整木材花纹的颜色，该颜色替换模块使用颜色替换算法，根据不同的表情结果生成相应的颜色替换策略，实现木材花纹颜色的实时动态调整，从而满足用户的个性化需求。
13、优选的，所述数据处理模块，用于处理输入的木材花纹的图像；
14、具体包括图像的预处理和后处理，预处理步骤包括：图像的去噪、增强和尺寸调整，以保证输入图像的质量和一致性；后处理步骤包括对颜色替换后的图像进行平滑处理和细节增强，以提高最终图像的视觉效果；
15、所述数据处理模块还包括图像预处理子模块、图像后处理子模块和数据管理子模块；图像预处理子模块，用于对输入的木材花纹的图像进行预处理，包括图像去噪、增强和尺寸调整操作，以保证输入图像的质量和一致性；图像后处理子模块，用于对颜色替换后的图像进行后处理，包括平滑处理和细节增强，以提高最终图像的视觉效果；所述数据管理子模块，用于管理和存储处理过程中的图像数据和中间结果，确保数据的一致性和可追溯性。
16、优选的，所述用户界面模块，用于提供用户与系统的交互界面，用户界面模块包括触控屏以用于体现用户界面，以允许用户上传展示木材花纹的图像，并查看表情识别结果和颜色替换后的图像效果，用户可以通过用户界面进行操作，实现对系统的控制和反馈，提升用户体验；
17、具体为：所述界面设计子模块，用于设计用户与系统交互的界面；
18、所述图像上传子模块，用于用户上传木材花纹图像，通过操作界面让用户选择和上传图像；
19、所述用户界面模块中结果显示子模块包括触控屏，用于展示表情识别结果和颜色替换后的图像，提供实时预览功能。
20、优选的，所述视觉采集子模块，用于获取用户的面部表情静态图片，视觉采集子模块通过高精度摄像设备或用户上传的方式获取面部表情图像；
21、所述图像预处理子模块，用于对采集到的静态图片进行预处理，包括图像去噪、增强和尺寸调整操作，以保证输入图像的质量和一致性；
22、所述特征提取子模块，用于基于预处理后的图像提取面部特征点，特征提取子模块使用人脸检测算法定位面部区域，并提取面部关键点的位置信息，面部关键点包括眼睛、眉毛、鼻子和嘴巴；
23、所述表情分类子模块，用于根据提取的面部特征点信息进行表情分类，该表情分类子模块采用resnet50算法，输入提取的面部特征点，输出每种表情的识别概率；
24、所述表情识别模块中的结果输出子模块，用于输出表情识别的结果，包括每种表情的识别概率，并将结果传递给颜色替换模块以实现动态颜色调整。
25、优选的，所述颜色映射子模块，用于将识别的表情结果映射到预定义的颜色方案，根据不同表情的识别概率，选择相应的颜色方案进行替换；
26、所述颜色调整子模块，用于根据颜色映射子模块提供的颜色方案，动态替换木材花纹图像的颜色，颜色调整子模块通过颜色替换算法实现颜色的平滑过渡和指定颜色替换；
27、所述图像渲染子模块，用于将调整后的颜色应用到木材花纹的图像上，生成最终的替换效果图；
28、所述颜色映射子模块中结果输出子模块，用于输出颜色替换后的图像，并将结果展示给用户。
29、优选的，所述颜色替换模块还包括颜色提取子模块、颜色聚类子模块、颜色替换子模块和结果输出子模块；
30、所述颜色提取子模块用于从原始木材花纹的图像中提取颜色信息，通过分析图像中的颜色分布，生成颜色调色板，为后续的颜色替换提供基础；
31、所述颜色聚类子模块用于对图像颜色进行聚类处理，通过将rgb颜色空间划分为多个聚类，并利用k-means聚类算法实现颜色的分组；
32、所述颜色替换子模块用于根据聚类结果，将目标颜色替换为指定的替换颜色，实现图像的动态颜色调整；
33、所述颜色替换模块中结果输出子模块用于输出颜色替换后的图像，并将结果展示给用户。
34、优选的，颜色提取子模块的具体实现流程如下：
35、图像加载：加载输入的木材花纹的图像，获取其rgb颜色数据；
36、颜色调色板生成：从原始图像中提取主要颜色，构建颜色调色板；
37、颜色统计：统计图像中每种颜色的出现频率，确定颜色替换的目标范围；
38、颜色聚类子模块具体实现流程如下：
39、颜色空间划分：将rgb颜色空间划分为16×16×16个聚类，每个聚类代表一个颜色区域；
40、颜色数量计算：计算每个聚类中的颜色数量，统计图像中颜色分布情况；
41、聚类中心计算：计算每个聚类的rgb平均值，作为聚类中心的颜色表示；
42、颜色聚类：使用k-means聚类算法，将这些聚类进一步分组为五个颜色组，并按亮度升序排序；
43、颜色替换子模块的具体实现流程如下：
44、颜色匹配：根据表情识别结果，确定需要替换的目标颜色及其替换方案；
45、颜色替换：将聚类结果中的颜色与指定的替换颜色进行匹配，执行颜色替换操作；
46、替换规则：根据颜色亮度排序结果，确保替换后的颜色与原始图像的整体色调一致；
47、颜色替换模块中结果输出子模块的具体实现流程如下：
48、图像渲染：将替换后的颜色应用于原始图像，生成最终的颜色替换效果图；
49、结果展示：在用户界面上展示颜色替换后的图像，提供实时预览功能；
50、文件保存：支持用户将替换后的图像保存到本地，以便进一步使用或分享。
51、有益效果：能够解决现有技术中在表情识别精度、实时性、颜色替换效果以及系统稳定性方面存在的明显不足的问题，通过引入先进的表情识别算法和动态颜色替换技术，本系统能够准确识别用户的面部表情，并根据表情变化实时调整木材花纹图像的颜色，使得用户能够在直观、互动的环境中体验木材花纹的多样化效果，满足个性化和定制化需求等技术特点。
1.一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述木材花纹图像颜色替换系统包括配色数据化处理单元、表情识别数据化处理单元、数据驱动智能设计处理单元，所述配色数据化处理单元、表情识别数据化处理单元均与数据驱动智能设计处理单元通信连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述表情识别模块包括通信连接的视觉采集子模块、图像预处理子模块、图像后处理子模块、特征提取子模块、表情分类子模块、结果输出子模块、数据管理子模块；
3.根据权利要求1或2所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述表情识别模块，用于获取用户的面部表情数据，并根据所述面部表情数据，使用fer2013plus数据库和resnet50算法进行表情识别，该表情识别模块能够识别出用户的多种面部表情，并输出每个表情被识别的概率，通过对面部表情的准确识别，生成多模态特征向量，为颜色替换模块提供数据支持。
4.根据权利要求3所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述颜色替换模块，用于根据表情识别模块输出的表情概率结果以动态调整木材花纹的颜色，该颜色替换模块使用颜色替换算法，根据不同的表情结果生成相应的颜色替换策略，实现木材花纹颜色的实时动态调整，从而满足用户的个性化需求。
5.根据权利要求2所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述数据处理模块，用于处理输入的木材花纹的图像；
6.根据权利要求2或4或5所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述用户界面模块，用于提供用户与系统的交互界面，用户界面模块包括触控屏以用于体现用户界面，并实现用户上传展示木材花纹的图像，查看表情识别结果和颜色替换后的图像效果，用户能够通过用户界面进行操作，实现对系统的控制和反馈，提升用户体验；
7.根据权利要求2所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述视觉采集子模块，用于获取用户的面部表情静态图片，视觉采集子模块通过高精度摄像设备或用户上传的方式获取面部表情图像；
8.根据权利要求2或5或7所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述颜色映射子模块，用于将识别的表情结果映射到预定义的颜色方案，根据不同表情的识别概率，选择相应的颜色方案进行替换；
9.根据权利要求2或4或7所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：所述颜色替换模块还包括颜色提取子模块、颜色聚类子模块、颜色替换子模块和结果输出子模块；
10.根据权利要求9所述的一种基于表情识别的木材花纹图像颜色替换系统，其特征在于：
