基于纹理和草图的图像铅笔画绘制

针对目前铅笔画生成方法中的线条不够灵活、纹理缺少方向感的问题,提出了一种基于带方向的纹理和线条草图将一幅图像转换为铅笔画风格的方法。首先,对输入图像进行直方图匹配得到图像的色调图,并将图像分割为多个区域,对每个区域,根据其颜色和形状计算其色调和方向,以此决定铅笔纹理的色调和方向;然后,通过可调整的线性卷积方法得到铅笔画的线条草图;最后,将纹理和草图结合得到铅笔画效果。运用提出的方法对不同类型的自然图像进行了铅笔画的转换,并与已有的线卷积积分方法和基于色调的方法进行了对比。实验结果表明带方向的区域纹理能更好地模拟手工铅笔画纹理的方向,可调整的线条能够更好地模拟手工铅笔画的线条的随意性和灵活性。     

基于纹理的三维超声实时体绘制

三维纹理的体绘制算法由于其利用显卡加速渲染、硬件实现三线性插值和不丢失图像的纹理特性3大优点，尤其适合医学超声数据的实时三维可视化。显示大量多边形切片（slice polygon）是当前影响三维纹理体绘制渲染实时性的重要因素。为了克服常用的参数化算法在快速生成大量多边形切片时性能不佳的缺点，提出了的空间活动边表的方法，充分利用各个多边形切片之间的空间相关性实现增量计算，明显提高了计算速度。     

基于纹理合成的水墨山水画自动绘制

通过分析中国山水画的一般创作技法,提出了基于纹理合成的水墨山水画绘制方法.将一幅图像作为控制图像,用于控制要绘制的区域轮廓和明暗色调;采集画家的手稿作为样本图像,通过纹理合成绘制出国画绘画中的各种皴、染笔触;在传统的纹理合成方法上,提出了一种目标控制的多级纹理合成算法,该算法能利用控制图像有效地控制纹理合成的结果.从而可以将一幅数字照片或简单的手绘图自动地转换成各种中国水墨画效果的图像.仿真结果证明了该方法对于各种山水画的绘制具有良好的效果.     

偏离映射的烙画风格绘制

针对非真实感绘制烙画艺术风格模拟技术中可能存在的背景单一、绘制速度慢以及缺少细节及写意效果等问题,提出一种自动的、基于偏离映射的烙画风格绘制方法。算法采用对烙画的前景和背景图像分别处理再进行融合的方法,首先通过边界扩充、种子点填充、L2距离优化等改进的纹理合成算法,将样本合成为烙画背景图像,扩展了背景题材;其次,采用各向异性滤波平滑前景图像的结构张量场,并沿张量场局部曲线方向进行线积分卷积计算的方法突出了烙画前景写意风格的特点,同时通过图像增强技术增强了局部细节和结构信息。此外,采用改进的Phong光照明模型将前景图像偏离映射到背景图像中。最终的实验结果突出了细节信息和写意效果,增强了艺术表现力,提高了绘制速度,能模拟出真实的烙画艺术效果。     

粒子系统模型在水彩画上的应用

粒子系统是一种可以有效模拟不规则运动的景象或现象的图形生成算法。将粒子系统的关键方法和OpenGL纹理映射技术相结合,设计了一种水彩画的模拟生成算法,利用鼠标实现用户交互。该算法利用纹理映射技术模拟颜料粒子,通过粒子的扩散作用模拟水彩画的绘制过程。实验结果表明,提出的水彩画模拟算法具有简单快速的特点,并且达到了较好的逼真度。     

二维彩色图像的蜡笔画风格实现

提出了一种基于2D图像的蜡笔画风格自动生成算法,通过分析真实蜡笔画纹理的结构特征和艺术特点,抽象出蜡笔画的简单模型,探索地利用了噪声纹理方法,结合图像自身轮廓信息,分别完成了图像色彩区域和轮廓区域的蜡笔画风格渲染,并在YIQ颜色空间运用FLIC算法生成了笔触的走势纹理,使最终产生的结果非常相似于手绘效果,从而实现了计算机辅助生成蜡笔画风格的目的。     

图像特征保持的圆点绘制方法

图像圆点绘制问题指用圆点去逼近图像得到近似马赛克填充的效果.点画是在世界范围内流行的艺术形式,图像圆点绘制算法就是受艺术家创作的点画作品启发而提出的一种非真实感渲染算法.首先对图像进行分割,提取分割后图像的轮廓边界线并获取原始图像的特征线,生成图像上的方向场,使得图像的每个像素点位置都存在一个方向值;之后设计密度函数,...     

融合模糊色彩思维建模的马赛克风格渲染技术

为了在非真实感绘制中模拟画家色彩思维的主观模糊性,研究了融合模糊色技术马赛克风格渲染.该技术首先对输入图像按局部细节层次进行三角剖分,得到不同大小的三角面片集合,模拟画家对景物的结构分析思维;然后对源图像的色彩信息进行转化,获得每个三角面片上的模糊色,模拟画家观察景物色彩时的主观模糊性;最后采取可订制的模糊赋色策略渲染为马赛克风格图像,模拟画家赋色时的主观模糊性.结果显示,提出的技术可以较好地模拟不同艺术家的赋色思维.同时还构建了一个马赛克渲染原型英语,用户可通过选取预设的赋色策略快速获得大量不同结果.     

一种改进的图像素描生成算法

本文给出一种改进的图像素描生成算法。首先对图像进行梯度和反相处理,再将图像灰度化,从而产生图像素描结果,实验证明该算法快速有效。     

Rendering Silhouettes with Virtual Lights

We present a new method for obtaining non-photorealistic images. These images have two main visual components: silhouettes and non-realistic colouring. Silhouettes are lines that define the form of an object. They are used in classical animation and illustration as the main expressive components. In these applications, if it is necessary, colouring can be added once the drawings are made. For instance, generally, in illustration, colouring is flat and does not transmit volume information whilst silhouettes do it in an economical way. The proposed method is based on the Virtual Lights model, which allows us to use external components, the virtual lights, to define silhouettes. In this way, the designer is free to control where, when and how the silhouettes must appear. The method can be used with B-rep geometric models.     

一种基于图像结构特征的实时点画生成算法

点画是一种经典的艺术技巧,其用点的形式模拟图像中色调的明暗变化,表现其 艺术特质。由图像自动生成点画是图像风格化和非真实感渲染的对象之一。为此,提出了一种 基于图像结构特征的实时点画生成算法。使用一个预计算的增量 Voronoi 序列快速生成点画所 需的采样点,通过输入图像和对应的结构特征图共同指导点画图中点的半径和色调,提高点画 图像在边缘及细节上的质量。实验结果表明,该算法生成的点画结果在视觉效果和数值误差 (SSIM)上均优于现有点画生成算法,并且在绘制速度上能够达到实时的性能,可应用于高帧率 的场景中。     

基于图像的非真实感艺术绘制技术综述

非真实感绘制是计算机图形学和图像处理中一个崭新的课题,属于计算机艺术的范畴,正受到国内外研究者越来越多的重视并取得了一系列的研究成果。首先简要介绍了非真实感绘制的研究意义及其研究范围;然后通过对其中涉及的主要关键算法进行总结分析,并对国内外典型的绘制方法进行比较和分类,阐述了非真实感绘制的主要研究内容;最后对今后的发展方向做出了展望。     

一种应用GA的墨扩散效果仿真新方法

对中国水墨画进行仿真研究是非照片真实感绘制领域的一个具有挑战性的课题。通过分析中国水墨画作画工具特性及水墨笔迹扩散的机制,提出一种基于遗传算法的水墨画墨扩散仿真方法,用以实现墨扩散艺术效果。该方法借鉴种群个体,二进制编码,基因变异等遗传算法基本概念,完成输入笔迹仿真模型的构建,并提出多级明考夫斯基距离-变异率映射表,使得种群个体自适应产生基因变异率,从而自动完成笔迹的墨扩散模拟。而且归纳出群体规模,纸元纤维门限等模型控制参数,通过参数的任意设定,用户可以得到丰富多样的扩散效果;为了增强扩散效果的真实感,从宣纸的物理特性进行分析建模,利用Ashikhmin纹理合成算法和高斯分布函数分别模拟了宣纸的宏观结构纹理和微观纤维随机特性,并应用霓红处理和图像分割等方法将两种特性整合统一,得到了更加逼真的仿真结果。实验结果表明,该方法较成功地模拟了中国水墨画的典型效果。     

新的蜡笔画风格生成方法

对真实蜡笔画的艺术特征和纹理结构分析;模拟了蜡笔画的颜色、纹理特点;提出了一种基于彩色图像的蜡笔画风格自动生成算法;实现了基于区域的均值漂移对输入图像迭代运算;完成了图像的色彩风格转换。在此基础上;提出了多噪声纹理模拟方法;分别实现了对图像色彩区域和轮廓区域的纹理模拟与添加;生成蜡笔画风格;从而达到计算机辅助生成蜡笔画的目的。该算法生成的结果图和手绘效果非常相似;适合教育、漫画插图和娱乐等领域的应用。
     

线条增强的建筑物图像抽象画生成

针对建筑物图像线条鲜明、轮廓清晰的特点,提出一种自动化的抽象画生成算法.首先通过双边滤波对原始图像的细节进行简化;然后利用快速的、带有误判控制的图像线段检测算法来获得建筑物的外轮廓和门窗等线条特征,通过该线条特征增强基于流的高斯差滤波器生成线条框架;最后将双边滤波处理结果与线条框架进行融合形成最终的抽象画效果.该算法既去掉了建筑物图像中多余的细节信息,使整个图像更趋抽象,同时又通过边缘信息保持了建筑物自身独有的风格,充分展现出富有艺术家手绘风格的建筑物效果.文中算法简单、易于实现,并通过实验充分证明了其有效性.     

Real-Time Watercolor for Animation

We present algorithms that allow for real-time rendering of 3D-scenes with a watercolor painting appearance. Our approach provides an appropriate simplification of the visual complexity, imitates characteristic natural effects of watercolor, and provides two essential painting techniques: the wet-on-wet and the wet-on-dry painting. We concentrate on efficient algorithms based on image space processing rather than on an exact simulation. This allows for the real-time rendering of 3D-scenes. During an animation a high frame-to-frame coherence can be achieved due to a stable segmentation scheme. Finally, we seamlessly integrate a smooth illumination into the watercolor renderings using information from the 3D-scene.     

粉笔画艺术风格模拟

目的 对不同艺术风格的模拟和绘制是非真实感绘制技术的主要任务之一,目前非真实感绘制技术已对油画、水彩画、中国书法等国内外艺术风格进行了模拟,然而对粉笔化艺术风格的模拟方法并不多见。本文提出了一种基于滤波扩散和线积分卷积（LIC）的粉笔画艺术风格绘制技术。方法 首先输入2维目标图像,通过对目标图像二值化处理、边缘提取操作,获得连续、光滑的边缘信息,并采用滤波扩散技术对边缘图像进行扩散处理,模拟粉笔画中笔划的毛糙效果,同时通过采用图像增强方法增强了笔划的细节信息;其次,由于真实粉笔画在创作时,粉笔颜料黏附在图像局部区域,形成具有方向的笔刷纹理效果,算法通过在目标图像中添加白噪声,基于线积分卷积LIC产生具有方向的粉笔画笔刷纹理,并通过形态学膨胀处理获得粉笔画的笔划纹理,模拟出粉笔画中笔划的笔触特征。再次,真实的粉笔画艺术效果往往在黑板、木材等材质中创作,算法将产生的笔刷纹理图像、色彩信息以及边缘图像通过图层映射方法,映射到黑板材质等输入背景图像中,产生最终的粉笔画艺术效果图像。结果 通过对输入2维图像进行实验,模拟出具有粉笔画艺术效果的结果图像,突出了粉笔画的线条细节信息和笔划艺术特征。结论 提出了一种粉笔画艺术效果模拟算法,非真实感绘制领域的有效补充,算法简单有效,能模拟出真实的粉笔画艺术效果,增强了艺术表现力。     

采用邻域直方图匹配的矢量纹理图案合成

矢量纹理图案是指由一种或几种矢量图案元素按照一定的规则进行分布而形成的纹理图案。这种纹理图案在日常生活中随处可见,对其进行自动合成是非真实感绘制中的一个重要研究课题。本文提出一种基于样本的矢量纹理图案合成方法,可以根据一小块样本图案自动合成与该样本图案有类似分布规则的大面积图案。在此方法中,我们采用一种“邻域直方图”的策略来进行元素邻域信息的匹配与合成：将矢量元素的邻域空间用以该元素为中心的射线束和同心圆簇划分为一定数量的小格;统计每个小格中出现的邻域元素数量就可以形成一幅直方图;以此直方图信息作为当前元素的邻域信息在样本图案中进行匹配搜索,从而完成图案的合成。该方法不仅可以应用于仅有一种图案元素的分布合成,还可扩展至多种元素图案的复杂分布合成。与以往的矢量纹理图案合成方法相比,本文方法不需要复杂的元素关系分析和频繁的元素位置比较,实现简单,效率较高。实验表明,本文方法对于规则、半规则及随机的图案分布,都可达到较好的合成效果,这对于非真实感绘制中的风格图案生成、笔划分布计算等都将具有很好的应用意义。     

Texture-based volume rendering of adaptive mesh refinement data

Many phenomena in nature and engineering happen simultaneously on rather diverse spatial and temporal scales. In other words, they exhibit a multi-scale character. A special numerical multilevel technique associated with a particular hierarchical data structure is adaptive mesh refinement (AMR). This scheme achieves locally very high spatial and temporal resolutions. Due to its popularity, many scientists are in need of interactive visualization tools for AMR data. In this article, we present a 3D texture-based volume-rendering algorithm for AMR data that directly utilizes the hierarchical structure. Thereby fast rendering performance is achieved even for high-resolution data sets. To avoid multiple rendering of regions that are covered by grids of different levels of resolution, we propose a space partitioning scheme to decompose the volume into axis-aligned regions of equal-sized cells. Furthermore the problems of interpolation artifacts, opacity corrections, and texture memory limitations are addressed. Published online: November 6, 2002 Correspondence to: R. K?hler