基于纹理的非真实感绘制技术研究
【摘要】:经典的真实感图形学主要是追求仿真世界的真实效果,采用物理建模的方法,对实物场景的颜色、灯光、材质等属性进行模拟,仿真光线和对象的交互,产生仿真图像和视频的真实效果。但人类对于真实世界的模拟还远远不够,通过模拟真实世界来实现真实感绘制是一项极其复杂的工作。探索新的研究和应用领域已经是图形学发展的必然趋势。
非真实感绘制(NPR:Non Photorealistic Rendering)建立在人类感知的基础上,结合了艺术的绘画规则与科学的技术方法,利用计算机生成具有手绘风格的图形,主要在于表现图形的艺术特质、模拟艺术作品,并且在自然艺术风格的模拟,图像信息的增强,动画的生成,数据的艺术表现以及医学、建筑学、教育学等方面都发挥着越来越重要的作用。此外,NPR适应图像内容,忽略次要细节,有效地将用户的注意力吸引到关键部分;能节省大量的人力、物力和时间来完成动画的制作、艺术效果的生成,这些特点使越来越多的研究者投入其中
本文首先分析了真实感绘制存在的不足,介绍了非真实感绘制概念、特点和分类,指出非真实感绘制的研究意义。论文重点从纹理的角度出发,探讨和研究了一系列基于纹理的NPR技术,在基于样本的纹理合成基础上实现了纹理传输的艺术效果;通过纹理方向的确定,模拟了铅笔画、流体风格的艺术效果,并将铅笔画算法扩展到视频场景中;此外,论文将NPR技术与视频纹理合成技术相接合,将抽象艺术效果算法运用到视频纹理中,本文的主要工作和创新点包括以下几方面的内容:
1.研究基于偏离映射的纹理传输技术。对已有的纹理传输算法进行回顾和总结,论文对基于图像类比技术的纹理传输算法进行改进。首先,为了得到与输入图像相同大小的纹理图像,利用改进的合成算法对纹理样本进行纹理合成,采用边界扩充、种子点选取、匹配过程优化等方法加速纹理合成过程,提高随机性和结构性纹理样本的合成效率。其次,基于Phong光照明模型改进了已有的纹理传输过程,环境光对传输效果的贡献根据目标图像的亮度自动调节,此外,实现了彩色图像的纹理传输效果。
2.基于纹理的铅笔画艺术效果研究。铅笔画艺术效果是非真实感绘制技术最常见、最重要的艺术效果之一,介绍了已有的非真实感铅笔画艺术效果实现方法,将线积分卷积技术(LIC)作用于白噪声图,产生铅笔画笔划纹理,算法可调节色调和边缘信息。基于颜色空间的转变,在lαβ色彩空间实现了彩色的铅笔画艺术效果图像,此外,论文将相关算法扩展到视频纹理中,实现了视频纹理中的铅笔画艺术效果。
3.基于LIC纹理的流体艺术效果研究。利用线积分卷积(LIC)技术,对输入图像进行纹理线条方向控制,通过迭代卷积模拟具有漩涡状、波动感的艺术效果图像。算法可根据参考纹理矢量图以及自身输入图像的梯度信息进行卷积;基于参考图像的局部统计特征,自适应地改变积分长度;采用迭代积分的思想加速迭代的过程,此外,利用颜色传输算法对绘制效果进行颜色渲染。
4.具有抽象艺术效果的视频纹理合成技术研究。论文基于人的视觉对亮度、颜色、线条朝向等信息影响最大的特点,通过非线性扩散、量化光照信息、边缘增强等技术提出了自动的抽象模型,得到抽象的视频帧图像,算法可突出部分区域的细节信息;其次,与视频纹理合成技术接合,通过对视频帧的相似度计算、划分子序列、确定播放序列、视频帧纹理合成等技术得到无限播放的视频场景。
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1 |
臧超;唐棣;;应用遗传算法仿真墨扩散轮廓[J];计算机应用与软件;2009年02期 |
2 |
孙济洲,白海飞,齐亚峰;基于纹理映射的中国水墨画“干笔飞白”效果的仿真生成[J];天津大学学报;2005年01期 |
3 |
范华;秦茂玲;;基于轮廓线的非真实感绘制技术[J];计算机技术与发展;2007年10期 |
4 |
张小红,唐敏,董金祥;基于图像的非参数化采样印章生成[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年12期 |
5 |
屠长河,孙玉红,孟祥旭;基于样本的线条画风格转换与定制方法的研究[J];计算机学报;2005年06期 |
6 |
张显全;于金辉;蒋凌琳;刘丽娜;;基于纹样的计算机剪纸系统[J];计算机工程;2006年11期 |
7 |
李龙生;周经野;陈益强;刘军发;高兴宇;;用USM锐化生成铅笔画的新方法[J];吉林大学学报(工学版);2007年02期 |
8 |
桂斌;;非真实感绘制技术的研究[J];微计算机信息;2008年15期 |
9 |
韩波;龙熙华;李贵敏;;基于TOPSIS法的非真实感绘制效果评价[J];电脑知识与技术;2011年08期 |
10 |
丁帆;李利军;管涛;;卡通风格增强现实系统[J];计算机与数字工程;2007年06期 |
11 |
钱小燕;肖亮;吴慧中;;一种非真实感绘制的多智能体仿真方法[J];系统仿真学报;2006年10期 |
12 |
王琦;鲁东明;;中国书画的计算机虚拟绘制概述[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年02期 |
13 |
田永红;孙兴波;;一种基于笔触的非真实感绘制算法的研究[J];中国西部科技;2010年28期 |
14 |
程佳;唐棣;;粒子系统模型在水彩画上的应用[J];计算机工程与应用;2011年08期 |
15 |
李岳;唐棣;李新友;;染色剪纸效果仿真方法研究[J];微型机与应用;2011年05期 |
16 |
杨刚,孟祥旭,屠长河;利用带约束的图案变形算法生成笔划效果[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年01期 |
17 |
宓晓峰,陈雪颂,唐敏,董金祥;基于多重绘制模型的艺术绘制[J];浙江大学学报(工学版);2003年06期 |
18 |
任石;秦茂玲;;艺术风格转换技术[J];信息技术与信息化;2006年06期 |
19 |
周法龙;;基于半调法的误差扩散算法研究[J];电脑学习;2008年02期 |
20 |
康丽锋;唐棣;;基于颜料扩散的水彩画仿真[J];计算机工程与应用;2008年11期 |
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