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《云南大学》 2010年
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基于纹理的非真实感绘制技术研究

钱文华  
【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。
【学位授予单位】:云南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘艳英;;计算机图像非真实感渲染研究综述[J];信息通信;2013年05期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 唐晓英,高艳,张军莉,孙萍,谢敬辉;医学体数据三维重建的体绘制加速算法研究[J];北京理工大学学报;2004年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄河;段世慧;张生贵;;基于CAA的静强度虚拟试验可视化方法研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
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3 南明星;笪良龙;卢晓亭;李玉阳;;复杂海区的三维声线轨迹可视化仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
4 耿彪;;视频图像中雨滴的检测与去除[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年
3 张娜;面向脊柱微创手术机器人的图像处理与虚拟现实技术研究[D];南开大学;2010年
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10 杨超;虚拟战场中电磁环境三维建模与绘制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 张竑;数字媒体时代的三维动画变革研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
4 杨莹;草书及行书“飞白”效果的仿真研究[D];辽宁师范大学;2010年
5 江岩;哈尔滨防洪数字平台建立与工程优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 姜雪飞;基于SNMP的网络安全态势可视化技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
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8 孙丹丹;基于图像的铅笔画仿真方法研究[D];辽宁师范大学;2010年
9 李新友;基于定向滤波的非真实感动画研究[D];辽宁师范大学;2010年
10 于家潭;基于GIS的海洋大气信息数据可视化关键技术的研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 钱小燕;;基于图像的非真实感艺术绘制技术综述[J];工程图学学报;2010年01期
2 陈洪,郑南宁,梁林,徐迎庆,沈向洋;基于样本学习的肖像画自动生成算法[J];计算机学报;2003年02期
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 颜彬彬;图像(视频)风格化技术研究[D];浙江工业大学;2012年
2 周亮;点画实现及其多样化——艺术风格图像渲染[D];大连理工大学;2004年
3 桂斌;基于笔刷的非真实感绘制的研究[D];南京理工大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏延辉;韦欢;费广正;石民勇;;非真实感绘制技术研究[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2006年02期
2 徐景中;万幼川;张圣望;;LIDAR地面点云的简化方法研究[J];测绘信息与工程;2008年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张文;矢量场可视化算法研究与系统设计[D];国防科学技术大学;2001年
2 顾晓东;基于偏微分方程的图像几何处理方法[D];大连理工大学;2003年
3 张丽平;粒子群优化算法的理论及实践[D];浙江大学;2005年
4 潘建江;数字图像分割及变形技术研究[D];浙江大学;2004年
5 付朝江;集群MPI环境下有限元结构分析并行计算研究[D];上海大学;2006年
6 梁训东;向量场可视化技术的研究与实现[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);1996年
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 宓晓峰;非真实感图形学相关技术的研究[D];浙江大学;2003年
2 王翱宇;非真实感渲染若干技术的研究[D];浙江大学;2005年
3 王继;点云与几何图像的相关研究[D];浙江大学;2006年
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8 赵金;张有会;王志巍;杨会云;霍利岭;高申友;;一种H.264帧内预测模式快速选择算法[J];燕山大学学报;2010年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 陶欣;刘怡;;关于肺部肿瘤CT图像数据库处理技术的研究[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2004年
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8 白少先;彭旭东;盛颂恩;;方向性纹理对气体端面机械密封性能的影响[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
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中国重要报纸全文数据库 前5条
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4 蒋春芳;你会养护铂金镶钻首饰吗[N];中国矿业报;2002年
5 记者 李立志 通讯员 番宣;25岁小伙子成钻石切割大师[N];广州日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苗艳凤;木材山峰状纹理的视觉特性研究[D];南京林业大学;2013年
2 黄英来;几种典型民族乐器木质共鸣体的声学振动性能检测与分析[D];东北林业大学;2013年
3 钱文华;基于纹理的非真实感绘制技术研究[D];云南大学;2010年
4 汪杭军;基于纹理的木材图像识别方法研究[D];中国科学技术大学;2013年
5 刘伟;二维粗糙地海面极化电磁散射的相关问题研究[D];西安电子科技大学;2013年
6 韩笑;人体手背静脉识别算法研究[D];吉林大学;2007年
7 孙美君;中国水墨画的设色扩散与风格化绘制研究[D];天津大学;2009年
8 王晓甜;基于信噪特征的遥感图像去噪方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 沈德魁;热辐射下积炭类可燃物热解与着火特性的机理研究[D];浙江大学;2008年
10 陶旸;基于纹理分析方法的DEM地形特征研究[D];南京师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姬苹;基于相位一致性的纹理方向检测和感知方向性度量[D];中国海洋大学;2012年
2 仇芝萍;径向木纹视觉特性研究[D];南京林业大学;2011年
3 王彬;一种新的振荡纹理的TV模型[D];吉林大学;2010年
4 文斯;遥感影像数据的面向对象分类与模糊逻辑分类研究[D];昆明理工大学;2011年
5 张杰;表面镀层及纹理对传热和凝固过程的影响[D];上海交通大学;2010年
6 魏琳;数字图像修补与分割[D];江南大学;2008年
7 崔东峰;压缩域视频水印方法研究[D];辽宁师范大学;2007年
8 王小虎;基于H.264的空域误码掩盖技术的研究[D];湖南大学;2011年
9 石聪;磁材表面缺陷视觉检测方法[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 毛艳;视觉技术在轮胎帘布质量自动检测系统中的应用与研究[D];长春工业大学;2011年
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