基于轮廓线的非真实感绘制技术

从NPR技术的形成和特点出发,详细论述了NPR中轮廓线的检测和绘制技术等问题。轮廓线在NPR中占有重要地位,它的表现不仅关系到NPR最终效果的好坏,而且也是实时绘制中一个提高速度的关键。重点介绍了NPR中流行的和最新的轮廓线检测与绘制技术,并对这些算法和技术进行了分类与分析,总结了其优缺点和适用场景。     

基于轮廓线的非真实感绘制技术

从NPR技术的形成和特点出发，详细论述了NPR中轮廓线的检测和绘制技术等问题。轮廓线在NPR中占有重要地位，它的表现不仅关系到NPR最终效果的好坏，而且也是实时绘制中一个提高速度的关键。重点介绍了NPR中流行的和最新的轮廓线检测与绘制技术，并对这些算法和技术进行了分类与分析，总结了其优缺点和适用场景。     

一种基于NPR的虚拟环境生成方法

非真实感绘制(NPR)为传统虚拟现实技术的使用开辟了新的空间。针对传统基于图像的绘制无法满足艺术风格虚拟环境需要的问题,通过将非真实感绘制技术引入虚拟场景构建中,提出了一种基于非真实感绘制的虚拟环境生成方法。该方法首先通过计算结构张量刻画图像局部结构,并采用全变分偏微分方程自适应滤波处理来得到平滑张量场;然后在此基础上采用线积分卷积指导画笔走向来模拟生成线条波动感艺术图像;最后将其融入3维场景来生成可漫游的艺术感虚拟环境。实验结果表明,采用该新算法不仅可以较好地模拟线条波动感艺术图像,而且可实现艺术风格虚拟环境的构建。     

手绘图风格的三维模型线条渲染

现有的三维模型线条渲染方法,由于模型是网格结构,渲染得到线条图由大量的小线段组成,导致图形中有许多明显的棱角和孤立线段.提出了一种新的手绘图风格的三维模型线条渲染方法,将观察到的三维模型转化成简洁、自然的线条图.算法首先采用Suggestive Contours方法得到模型的特征线段集,通过分析线段的空间信息,将小线段连接成若干长线条,并用三次B样条曲线插值这些线条,然后引入B样条小波对线条进行简化.实验结果表明,本文的方法可以很好地连接这些线段集,得到平滑、简洁的手绘风格模型线条图.     

Fast Visualization of Object Contours by Non-Photorealistic Volume Rendering

In this paper we present a fast visualization technique for volumetric data, which is based on a recent non-photorealistic rendering technique. Our new approach enables alternative insights into 3D data sets (compared to traditional approaches such as direct volume rendering or iso-surface rendering). Object contours, which usually are characterized by locally high gradient values, are visualized regardless of their density values. Cumbersome tuning of transfer functions, as usually needed for setting up DVR views is avoided. Instead, a small number of parameters is available to adjust the non-photorealistic display. Based on the magnitude of local gradient information as well as on the angle between viewing direction and gradient vector, data values are mapped to visual properties (color, opacity), which then are combined to form the rendered image (MIP is proposed as the default compositing stragtegy here). Due to the fast implementation of this alternative rendering approach, it is possible to interactively investigate the 3D data, and quickly learn about internal structures. Several further extensions of our new approach, such as level lines are also presented in this paper.     

实时绘制3D中国画效果

介绍了一个利用可编程图形硬件对3D山峦模型进行实时水墨效果绘制的系统．首先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．系统在运行,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,以得到最终的具有国画风格的画面．     

重要度引导的抽象艺术风格绘制

针对非真实感抽象绘制技术中可能存在的抽象程度整体趋于一致、缺少色彩层叠感的问题,提出一种自动的、基于图像重要度的抽象艺术风格绘制方法.首先通过梯度和显著度加权计算得到图像的重要度,并将该重要度引入抽象艺术风格绘制;在绘制过程中,为了保留图像的局部结构和方向特征,采用各向异性滤波平滑结构张量场,并沿张量场局部曲线方向进行积分卷积计算;最后采用改进的局部光照明Phong模型对抽象结果进行渲染,有效地突出不同光照条件下的艺术表现力,增强了艺术效果的色彩层叠感.实验结果表明,该方法能对图像局部区域进行不同程度的抽象,更好地保留图像中的局部细节和结构特征,更加符合格式塔理论,并可以产生具有色彩层叠感的抽象艺术效果.     

利用GPU对3D角色模型绘制水墨效果

在GPU内利用非线性纹理映射以及模型表面法向量和视点向量之间的夹角来模拟线条的粗细及浓淡变化,解决了在某些视角条件下非线性纹理映射导致的大面积黑斑问题.模型表面的淡墨晕染通过模型上指定的某点位置与其他各顶点连线向量和该点法向量夹角信息进行控制.实现了水墨效果的3D角色在3D水墨效果场景中的实时漫游.     

蜡染冰纹生成算法研究

提出基于漫水思想的距离变换算法,取得较好实时性;采用概率算法确定种子点, 改善冰纹分布;提出冰纹形态调整方法,改善单条冰纹形态;对交点加粗效果使用基于双曲线 的交点复合距离控制,更加接近真实冰纹效果。实验表明,漫水的距离变换算法具有对数时间 复杂度,实时性好;冰纹分布较以前算法更为均衡;冰纹折线及轮廓较粗问题得以解决;基于 双曲线的交点复合距离控制能更好体现交点加粗效果。对已有仿真蜡染冰纹算法进行了改进, 更好地实现了蜡染冰纹视觉特征。     

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。     

一种基于分布均匀度的非真实感蚁群绘制方法

将仿生学引入非真实感绘制过程，提出了基于分布均匀度的非真实感蚁群绘制方法。方法中绘制蚂蚁被定义为具有信息素、印迹、有限生命周期等属性和记忆、单步行走、绘制印迹、更新信息素、跳跃、死亡等行为特征的智能体。通过不断更新信息素指导绘制蚂蚁选择最优的绘制路径，并调整单步行走、绘制印迹、跳跃等行为方式，所有绘制蚂蚁在路径上留下的印痕即为非真实感绘制的结果。为了避免由于蚂蚁单纯按照最大选路概率寻径，而出现轨迹收敛现象，最终导致图像被局部绘制的情况，通过信息权重动态地调整路径选择概率的均匀度，改善了绘制的效果。实验结果表明，该方法能够比较有效地模拟出手工绘画的效果。     

虚拟手术中的模型实时绘制

实时的视觉反馈在虚拟手术中可以加强操作者的沉浸感。该文分析了体绘制和面绘制的优缺点,在系统实时性的要求下,实现了基于立体纹理映射的三维体模型的面绘制。算法在容许实时交互的同时,为操作者提供了真实感较强的视觉反馈。由于文中立体纹理生成及纹理坐标计算的特殊性,对虚拟手术中的拉压变形和切割等操作也能很好地处理。     

基于光学映射虚物体的并行绘制

尽管当前基于全局光照模型的图形绘制方法可以渲染出高质量的图象 ,但因为其计算量巨大 ,难以适用于诸如建筑物漫游、虚拟现实等对绘制速度有严格要求的场合 .为此引入光学映射虚物体的概念 ,利用构建在联网PC机上的集群系统 ,并行创建反射和折射虚物体 ,然后利用集群中各节点的图形加速硬件 ,像处理实际三维物体一样绘制这些虚物体 ,可以快速地绘制出反射 /折射效果的图象 .实验结果证明 ,该方法利用 CU P的计算能力和图形硬件的加速特性实现了真实感图形的高性能绘制 ,特别适用于诸如建筑物漫游、计算机动画和虚拟现实等要求交互式绘制的场合     

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。     

体绘制中显示隐含分界面的一种方法及其实现

在普通的体光照模型下,使用直接体绘制显示对象内部的隐含分界面(内部不同介质之间的分界面),需要改变传递函数,确定体素的颜色值和不透明度.虽然能够看到对象内部的结构,但是在这种模型下,要透过物体的表面清晰地看到其内部的隐含分界面是不可能的.这一方面是由于普通体光照模型中的粒子不具有选择透光性,即不能透过波长在一定范围内的可见光而吸收另一部分波长不同的可见光,只能同等地吸收各种波长的光;另一方面是因为普通体光照模型缺乏表面信息部分.该算法使用一种具有选择透光性的体光照模型,在这种模型中加入表面散射部分,这一部分与视线、光源位置无关,同时采用非真实感绘制技术来加大隐含分界面的显示效果.在这种光照模型下,可以清晰地显示出隐含分界面具体的细节部分.     

一种流体艺术风格的自适应LIC绘制方法

把LIC算法应用到非真实感绘制中,提出一种自适应流体艺术图的LIC绘制方法.对源图像亮度分量计算切矢量场,然后对其进行增强、平滑处理获得结构矢量场;通过随机扰动源图像获得纹理参考图像;根据结构矢量场和纹理参考图像的局部特征产生可变的LIC积分步长和步数,自适应地处理纹理参考图像;最后对绘制效果进行颜色渲染,生成具有丰富颜色特征的流体艺术图.实验表明,该方法能够较好地模拟诸如梵高画的流体艺术风格,呈现生动、灵活的波动感.     

非真实感绘制漫画艺术效果的研究与实现

提出了一种基于非真实感绘制的漫画艺术效果绘制算法。算法首先将输入图像从 RGB 色彩空间转换为LAB 色彩空间,通过双边滤波及色彩量化的方法对输入图像进行处理,获 得连续的、局部区域色彩一致的结果图像,可通过权值等参数对滤波及量化程度进行控制。其次, 采用DOG 滤波器和阈值处理求取输入图像的边缘信息,获得连续的、清晰的边缘。最后将边缘 图像融合到量化结果图像中,获得最终的漫画艺术效果。从最终的漫画艺术绘制效果看出,该算 法简单、易于实现。     

流线形风格化图像生成算法

流线形风格化图像是印象派风格的典型代表,其艺术特点是通过流线条表现狂野与活泼的流动感,又通过色彩的层叠感表现时空的凝滞性.提出一种流线形风格化图像绘制算法,通过提取目标图像的结构矢量场,利用欧拉弹性模型进行光顺化得到流线场;通过结合凹凸映射的多源光照渲染和色彩扰动得到色彩层叠感强的纹理图;然后利用线积分卷积方法对流线场和纹理图进行合成,并利用样本梵高图像进行颜色传输得到最终的绘制结果.实验结果表明该算法自动化程度高,绘制结果具有较好的流线流动感和色彩层叠感.     

Scalable Virtual Ray Lights Rendering for Participating Media

Virtual ray lights (VRL) are a powerful representation for multiple‐scattered light transport in volumetric participating media. While efficient Monte Carlo estimators can importance sample the contribution of a VRL along an entire sensor subpath, render time still scales linearly in the number of VRLs. We present a new scalable hierarchial VRL method that preferentially samples VRLs according to their image contribution. Similar to Lightcuts‐based approaches, we derive a tight upper bound on the potential contribution of a VRL that is efficient to compute. Our bound takes into account the sampling probability densities used when estimating VRL contribution. Ours is the first such upper bound formulation, leading to an efficient and scalable rendering technique with only a few intuitive user parameters. We benchmark our approach in scenes with many VRLs, demonstrating improved scalability compared to existing state‐of‐the‐art techniques.     

三维模型表面特征的水墨效果渲染算法

提出一种对三维模型实现水墨效果渲染的两步二维纹理映射方法.该方法首先通过模型顶点的视线向量和法线向量的点乘积计算其夹角的余弦值,作为第一步的纹理坐标进行映射;再通过欧拉公式计算径向曲率及其方向导数值,作为第二步映射的纹理坐标.为达到实时的交互浏览,在第二步映射时还可采用基于视点无关的曲率特征的映射策略(如平均曲率、高斯曲率、主曲率等).在快速生成水墨画效果的同时也显示出更多的特征细节.