基于圖像的鉛筆畫仿真方法研究.pdf

1、自20世紀60年代計算機圖形學誕生以來，其主要目標即為生成能仿效傳統(tǒng)照相機效果的圖像。研究至今，這些技術(shù)已經(jīng)相當完美。與此同時，非真實感圖形學作為圖形學的一個重要的研究領(lǐng)域，越來越被人們所關(guān)注。與傳統(tǒng)真實感圖形學追求“像照片一樣真實”的繪制目的不同，非真實感繪制的目標在于模擬傳統(tǒng)藝術(shù)風格，表現(xiàn)圖像的藝術(shù)特質(zhì)。研究者們借助計算機已經(jīng)實現(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)成為非真實感領(lǐng)域一個重要的研究方向

2、，吸引了許多圖形學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。
　　 非真實感繪制技術(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。本文通過對諸多素描風格的圖像進行深入研究后，發(fā)現(xiàn)了素描畫獨有的藝術(shù)特質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，提出了自己的想法，并通過計算機進行了模擬，得到了較好的實驗效果。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。首先對用戶輸入的圖像進行Unsharp M

3、ask(USM)銳化提取細節(jié)信息，并進行顏色縮放處理。然后采用基于點的向量場技術(shù)生成筆畫方向，最后應(yīng)用線積分卷積(LIC)得到具有素描風格的結(jié)果圖像。為了更好的模擬鉛筆紋理，改進了傳統(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LIC的輸入。實驗結(jié)果表明，效果接近于手繪風格。
　　 (2)提出了一種基于運動濾波器的仿真鉛筆紋理的新方法。首先對用戶輸入的圖像進行邊緣檢測，提取輪廓信息。然后對傳統(tǒng)白噪聲生成法進行改進，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的產(chǎn)生幾率。最后應(yīng)用運動模糊方法代替線積分卷積方法模擬鉛筆紋理，得到具有素描風格的結(jié)果圖像。從實驗結(jié)果圖可見，該法模擬的鉛筆紋理感很強，接近于手繪風格，適合于動畫制作等很多領(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?？紤]到藝術(shù)家在作畫時，通常會選擇一種素描紙，在素描紙上作畫，有助于突顯鉛筆莉獨有的藝術(shù)特質(zhì)。因此，本文提出了將這種方法應(yīng)用到