(4研究了铅笔画风格化图像绘制算法,主要思想是运用LIC算法来生成铅笔纹理,利用物体梯度变化信息来得到的物体轮廓边缘,然后将获得的边 缘特征图像与铅笔画纹理图进行合成,生成铅笔画风格化图像。
2.学位论文 赵芳芳 基于多分辨率技术的非真实感绘制方法研究 2009 计算机艺术是一门科学与艺术相结合的新兴交叉学科,它向人类提供了一种全新的艺术创作手段,展示了全新的艺术思想和艺术作品。近年来,非 真实感绘制技术(Non—Photorealistic Rendering,NPR成为了计算机艺术中最活跃的一个分支。非真实感绘制强调主观意识、情绪的传递以及画家在 绘画过程中所对应的绘制方法,它通过其丰富的艺术表现能力,给人以美的享受。基于多分辨率技术绘制的系统和过程符合人类视觉和思维方式。用户 可以根据分辨率的不同设置画笔的大小和形状等,精确的模拟线条的走向趋势、颜色明亮度等,从而模拟画家真实的绘画过程和效果。将多分辨率技术 和一些经典的非真实感绘制方法结合起来,能提高原绘制算法的执行效果,提高交互算法的执行速度和会聚特性。
本文紧紧围绕着基于多分辨率的非真实感绘制这一课题。首先综述了非真实感绘制的基本方法:基于笔刷模型的NPR方法、基于流体模拟的NPR方法 和基于纹理合成的NPR方法。其次,深入研究了多分辨率技术与小波变换、细分方法以及逆向细分方法之间的关系。在此基础上,提出了三种新颖的非真 实感绘制方法。本文的创新性点主要有:
1、提出了一种基于多分辨率和统计的油画模拟方法。利用高斯图像金字塔生成三幅分辨率不同的参考图像,按照由低到高的分辨率对输入的原始图 像进行逐层绘制。每层绘制时,使用统计的方法设置笔刷的颜色,即统计每一区域内具有哪一种颜色的像素点数最多,以这种颜色来代替整个区域内像 素的颜色。构造骨架列表,设置笔刷的各个属性,形成可以进行绘制的笔刷。实验结果表明该方法形成了丰富的笔画色彩,生成了更加柔和、细腻的油 画效果。
2、提出了一种基于随机笔刷的油画模拟方法。考虑到画家作画时具有一定的随机性,为体现画家的这一作画过程,该方法在VC++环境下产生大量的 随机数并结
合输入的原始图像生成随机图像。随机选择一点作为画笔的起始点,运用像素8邻域的概念构造骨架点列表,设置几个不同的参数对原图像进 行多层绘制。实现结果表明,该方法提高了执行速度,成功的模拟了画家作画过程中的随机现象。
3、提出了一种基于多分辨率和纹理合成的漫画模拟方法。该方法首先采集原图像中具有强烈漩涡感的线条,运用基于缝合线的多分辨拼接算法生成 比较真实的线条作为纹理参考图像。沿参考图像的梯度方向使用改进的随机笔刷对原图像进行绘制。通过多个不同参数的设置,得到了比较自然、比原 图更有视觉影响力的漩涡感漫画效果。
3.期刊论文 赵芳芳 . 秦茂玲 . 任石 . ZHAO Fang-fang. QIN Mao-ling. REN Shi 一种基于多分辨率和统计的笔刷绘制方 法 -计算机工程 2009,35(14
采用高斯图像金字塔生成多幅参考图像,使用不同大小的笔刷进行多层绘制,模拟画家由粗到细的创作过程,设计一种新的笔刷绘制方法.在每层绘制 时,使用统计方法确定笔刷的颜色,运用像素8-邻域的概念控制笔刷的走势.实验结果表明,通过多个参数的不同设置可以将一幅照片渲染成具有一定风格
的艺术图像. 4.学位论文 赵杨 风格化绘制的方法和应用研究 2005 近年来，图形学领域的研究者们对非真实感绘制技术越来越关注。与真实感绘制技术关注于传统的3D图形学不同，非真实感绘制技术更加强调艺术 表现力，主观意识、情绪的传递以及强化重要信息，忽略非关键信息等方面。这些特点使得非真实感绘制技术在各个领域都极具理论研究和应用推广的 价值。基于以上原因，论文针对该领域内的多项相关基础理论和技术方法展开了较为深入的研究，提出了三项新颖的NPR算法，并设计出了符合市场需求 的新型NPR软件的原型系统。 论文首先综述了NPR研究领域中的四项基础技术；以及围绕这四项基础技术所展开的交互式及实时NPR绘制等相关研究；并从应用角度出发，综述了 NPR最具发展、应用前景的视频动画渲染和虚拟环境渲染两项应用。 其次，综合多光源局部光照模型、bump-mapping、颜色转换等多项技术，论文提出了一种自动的、基于流体模拟的方法来生成具有凡高后期风格的 油画图像。并在此基础上，进一步提出了一种基
于笔刷模型的自动与交互式绘制相结合的方法来生成具有多种艺术风格的图像，由此开发出一套基于笔 刷库的风格化绘制的原型系统。 再次，为能模拟多种多样的艺术风格，论文进而提出一种通用的，基于纹理合成与传输技术的快速艺术风格转换算法。通过与论文前面提出的多风 格油画绘制算法相整合，形成了一套系统的NPR算法高层框架。 最后，论文提出将TIP技术与NPR相结合，并实现了一个称为NP-TIP的原型系统。该系统利用TIP方法简单恢复场景的三维几何模型，然后采用NPR技 术对输入图像和背景图像进行艺术渲染，从而构建出一个具有艺术表现力和艺术意象的虚拟3D环境。概观近年来TIP技术的发展，本篇论文提出并设计的 NP-TIP系统是对TIP基础理论研究和技术应用的重要的补充。 5.期刊论文 赵芳芳.秦茂玲.袁景艳 基于随机笔刷的油画绘制方法 -福建电脑2008,24(8 本文提出了一种基于随机笔刷的油画绘制方法.笔刷由一系列骨架点控制,使用随机数来定义每一级笔画的起始点,运用像素8-邻域的概念生成一系列 骨架点.通过多个参数的不同设置,能够方便灵活地把一幅照片渲染成具有一定风格的艺术图像. 6.学位论文 武涛 基于FPGA的非真实感绘制算法的实现研究 2007 图像非真实感绘制 (Non-photorealistic rendering：NPR技术作为图像研究的一个重要研究分支，多数算法以点操作和邻域操作为基础，具有数 据量大、计算密集和处理时间长的特点。用软件实现NPR算法，通常不能获得理想的绘制速度，需要用硬件进行加速处理。现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray：FPGA 器件具有逻辑块和连线皆可编程的特点。用FPGA能很容易地实现并行阵列连接、流水线连接等并行处理技术，极大地 提高算法的运算效率。此外，FPGA还给系统引入了空间维可重构的优势，使系统在获得较高的算法加速性的同时，还能保持相当的灵活性。本文以可重 构技术、非真实感绘制技术为基础，结合NPR算法与基于FPGA的图像处理优化技术，设计和优化实现了基于FPGA的图像铅笔画风格绘制算法和油画风格绘 制算法。 首先，论文分析了NPR的实时处理问题和基于GPU的加速方式存在的不足之处，分析了基于FGPA的方式对NPR算法进行加速的优势。 然后，论文重点分析了基于FPGA的图像处理优化技术，并对流水线、移动窗口设计等优化技术进行了详细地分析。 在此基础上，论文重点研究了基于轮廓线增强技术的铅笔画算法和基于笔刷的Hertzmann油画绘制算法。从基于可重构计算系统实现算法的
角度，对 多种铅笔画算法和油画算法进行了分析。并应用移动窗口设计和流水线等优化设计技术，设计了基于FPGA的铅笔画风格绘制和油画风格绘制方案。 最后，论文在以Xilinx公司的Virtex-ⅡFPGA器件为核心的可重构平台RC200上，优化实现了铅笔画风格和油画风格绘制算法。实验结果表明，本文 设计的基于FPGA的NPR图像处理系统具有较好的算法加速性和灵活性。铅笔画算法理论上基本达到了实时处理的要求。油画算法可以随着绘制笔刷的改变 ，获得不同风格的图像处理效果。 7.学位论文 宓晓峰 非真实感图形学相关技术的研究 2003 该文在对比真实感和非真实感的异同点基础上,对非真实感图形学的目的、方法和各方面的研究内容作了一个系统的回顾.并基于此,详细探讨了非真 实感绘制方面的若干主要算法.首先,该文将笔刷设计和笔刷使用两个方面作为系统基础,致力于艺术表现与三维模型或空间纹理图象的结合方式.作者提 出了一种基于类似于传统着色语言的纹理铺陈语言进行多重绘制的表现模型,并采用了多重绘制的协调、参数空间的纹理铺陈、基于色调的表现控制等技 术来进行模拟.多重绘制的引入使得用户可以同时采用对象空间的绘制和图像空间的绘制,通过纹理铺陈描述语言,用户可以定义自己的纹理和笔划来表现 三维和二维场景.不同于传统的着色语言,该文提出的模型采用光亮度、材质颜色等作为输入,由用户自行决定绘制结果的输入.这一用户可定制性的引入 大大增强了艺术绘制的表现能力.在该文提出的三方面工作中,shader主要面向3D场景,其用户可定制性和这种可定制性所带来的艺术表现样式的多样性是 shader的主要优点,而笔划重建面向二维图象.这两方面的研究最终均依赖于虚拟媒质来实现最终表现.该文的第三方面的研究——虚拟毛笔——就是虚拟 媒质的一种.这三个方面的研究属于非真实感绘制领域的基础课题,丰富了非真实感绘制的内容. 8.会议论文 赵杨.徐丹 基于笔刷的多风格艺术绘制 2005 本文提出了一种自动的、基于笔刷模型的方法来生成具有多种艺术风格的图像.该算法以向量参考图的颜色梯度法线方向作为画笔方向对原图进行多 层绘制.绘制过程中,本文提出了一种改进的多光源局部光照模型来有效反映不同光照条件下艺术图像的不同表征力.同时提出一种在光照条件下模拟画笔 物理特征的方法,该方法通过bump-mapping增强绘制图像的涂料层叠感.此外,为了使生成的绘制图像具有凡高油画的艺术风格,结合非真实感绘制技术和 流体模拟方法,同时采用了一种颜色转换方法将原画色彩特征转换
到绘制图像上.实验结果表明,对于给定的输入图像该算法能生成具有多种风格的艺术图 像。 9.学位论文 谢党恩 非真实感绘制中铅笔画绘制技术相关问题的研究 2008 非真实感绘制(Non-Photorealistic Rendeirng，NPR是近些年来快速发展的一种绘制技术。不同于传统的真实感绘制方法，它主要采用某种艺术风 格对物体进行绘制。这种绘制技术完美的实现了计算机科学和艺术的结合，弥补了真实感绘制技术的“缺陷”，从心理上和视觉上带给人们一种更深的 感染力。 本文首先回顾了非真实感绘制技术的形成和发展过程，详细论述了非真实感绘制技术的特点及分类，并就现有的若干非真实感绘制技术做了详细讨 论。在此基础上，重点分析了传统铅笔画绘制方法中存在的一些尚未解决的问题，引出了本文研究的重点内容——铅笔画绘制技术。 接着，提出了一种基于卷积算子的铅笔纹理生成算法。该算法通过分析真实铅笔纹理的结构特征，抽象出铅笔笔画的简单数学模型，根据该模型可 以方便地确定其对应的笔刷模板(卷积算子，进而获得用户所需要的铅笔纹理。该算法克服了传统铅笔画绘制技术存在的诸如建模过程复杂、处理速度 缓慢的缺点，并增加了用户的交互控制功能，使得用户能够方便快速地按照自己的需要产生令人满意的铅笔画效果图。 最后，对视频铅笔画绘制技术做了深入的研究，并成功的将提出的铅笔画绘制技术应用于视频图像处理上，完成了对视频的铅笔画化风格渲染。在 该部分中重点解决了视频铅笔画处理中出现的两大难题：一是借助于光流场技术保持视频帧间一致性；二是借助于GPU的硬件加速功能基本解决了视频铅 笔画难以达到实时绘制的技术难题。 10.会议论文 张海嵩.尹小勤.于金辉 实时绘制3D中国画效果 2004 本文中我们介绍一个非真实感绘制系统,它利用可编程图形硬件按照手工绘画方式对3D山峦模型进行实时绘制.在本系统中我们建立对应于不同层次 的一组纹理图像,图像中的笔刷纹理按照手工绘画那样非均匀分布并构成明暗变化的纹理序列.在运行时系统首先检测山峦模型的位置来确定它所在的层 ,然后根据山峦模型的光照值对相应的纹理进行混合,山峦底部则与背景的云雾图进行混合而得到最终的具有国画风格的画面. 引证文献(1条 1.田永红.孙兴波 一种基于笔触的非真实感绘制算法的研究[期刊论文]-中国西部科技 2010(28