古语有云,爱美之心,人皆有之,从古代文人墨客们的妙笔丹青,到现如今大众流行的数字摄影,人类追求美的脚步从未停止。或许是因为美丽这一概念过于抽象,美丽的本质始终没有一个可以量化的评判标准。得益于现代计算机处理能力的提升以及数字图像处理技术的进步,人们发现了影响美丽的一些因素,并成功应用这些发现对人脸肖像的美丽程度进行改善。在前人研究的基础上,本文从美化系统的处理效果和效率出发,提出了一种快速的人脸美化算法,并对算法的性能进行优化,使其达到实用的要求。本文完成的主要工作包括:实现了三种边缘保持平滑滤波器,通过性能对比,最终将引导滤波器应用于图层分解算法中,使得图层分解算法在最大限度保持了图层内人脸的边缘信息的同时,效率提升了约20倍。研究了图像编辑技术,并将基于编辑传播模型的自适应蒙板生成技术应用于图层增强算法中。通过对比多种线性系统求解算法,提出将多重网格算法的近似算法运用于高维度线性系统的求解中,使得蒙板生成技术的处理效率提升了4倍,使美化处理满足实时性的要求。研究并实现了分段线性仿射作为人脸变形算法,使得人脸变形算法在处理中高分辨率图片时能够得到让人满意的效果,同时处理效率相较于常用的MFFD算法有近20倍的提升。在系统实现方面,本文实现了一个处理迅速且效果出众的个性化人脸美化系统。同时,为便于技术传播,本文完整的算法被封装为一个可移植的算法库,并可用于其他应用。此外,基于算法库中提供的接口,本文在WPF框架下实现了若干PC端美化系统的应用程序,并且,在作者所在实验室的共同协作下,这一系统被部署于微软的Windows Azure云服务平台,以向外界提供人脸美化服务。如上所述,人脸美化相关算法在学术领域具有相当大的研究价值,同时,其在现实生活中具有广阔的应用前景,非专业用户可以借助人脸美化系统进行肖像美化处理,该系统也可以为平面设计人员设计虚拟形象提供辅助。