基于圖像的鉛筆畫仿真方法研究.pdf

1、自20世紀(jì)60年代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)誕生以來，其主要目標(biāo)即為生成能仿效傳統(tǒng)照相機(jī)效果的圖像。研究至今，這些技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完美。與此同時(shí)，非真實(shí)感圖形學(xué)作為圖形學(xué)的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，越來越被人們所關(guān)注。與傳統(tǒng)真實(shí)感圖形學(xué)追求“像照片一樣真實(shí)”的繪制目的不同，非真實(shí)感繪制的目標(biāo)在于模擬傳統(tǒng)藝術(shù)風(fēng)格，表現(xiàn)圖像的藝術(shù)特質(zhì)。研究者們借助計(jì)算機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了許多藝術(shù)形式的渲染，如水墨畫、水彩畫、鉛筆畫、油畫等，其中鉛筆畫已經(jīng)成為非真實(shí)感領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向

2、，吸引了許多圖形學(xué)研究者致力于鉛筆畫的生成工作，這也是本文選題的出發(fā)點(diǎn)。
　　 非真實(shí)感繪制技術(shù)大體可以分為基于圖像空間的二維繪制和基于物體空間的三維繪制。本文通過對(duì)諸多素描風(fēng)格的圖像進(jìn)行深入研究后，發(fā)現(xiàn)了素描畫獨(dú)有的藝術(shù)特質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，提出了自己的想法，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行了模擬，得到了較好的實(shí)驗(yàn)效果。其中主要的創(chuàng)新性工作包括：
　　 (1)提出了一種基于圖像的鉛筆畫仿真新方法。首先對(duì)用戶輸入的圖像進(jìn)行Unsharp M

3、ask(USM)銳化提取細(xì)節(jié)信息，并進(jìn)行顏色縮放處理。然后采用基于點(diǎn)的向量場(chǎng)技術(shù)生成筆畫方向，最后應(yīng)用線積分卷積(LIC)得到具有素描風(fēng)格的結(jié)果圖像。為了更好的模擬鉛筆紋理，改進(jìn)了傳統(tǒng)的鉛筆畫生成方法，提出用銳化后的結(jié)果圖像代替白噪聲圖作為L(zhǎng)IC的輸入。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，效果接近于手繪風(fēng)格。
　　 (2)提出了一種基于運(yùn)動(dòng)濾波器的仿真鉛筆紋理的新方法。首先對(duì)用戶輸入的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，提取輪廓信息。然后對(duì)傳統(tǒng)白噪聲生成法進(jìn)行改進(jìn)，將

4、參考圖像由RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到HSV色彩空間，通過亮度值控制噪聲點(diǎn)的產(chǎn)生幾率。最后應(yīng)用運(yùn)動(dòng)模糊方法代替線積分卷積方法模擬鉛筆紋理，得到具有素描風(fēng)格的結(jié)果圖像。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖可見，該法模擬的鉛筆紋理感很強(qiáng)，接近于手繪風(fēng)格，適合于動(dòng)畫制作等很多領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 (3)提出了將彩色圖像融合算法應(yīng)用到鉛筆畫仿真中。考慮到藝術(shù)家在作畫時(shí)，通常會(huì)選擇一種素描紙，在素描紙上作畫，有助于突顯鉛筆莉獨(dú)有的藝術(shù)特質(zhì)。因此，本文提出了將這種方法應(yīng)用到