真实图像转换的水墨图像绘制模拟

目的：中国水墨风格模拟是非真实感图像模拟的重要研究课题,现有的模拟算法对于边缘绘制的连贯性不足、颜色汇聚不平滑,导致效果生硬、色彩表现力不强。为此本文提出一种真实图像转换的方法来对图像进行水墨风格化处理。方法：首先利用改进的基于流的高斯差分滤波来生成边缘轮廓;接着运用了各向异性Kuwahara滤波实现了墨色的汇聚以及自然过渡;最后引入Perlin噪声模拟背景宣纸的褶皱感。结果：实验表明,本文方法能够实现真实图像输入到水墨画风格图像输出的转换,处理速度快。结论：本文提出一种真实图像转换的水墨图像风格化处理方法,实验结果表明,该方法可以在不破坏原图像结构的基础上获得很好的水墨模拟效果。     

细节增强的水墨扩散模拟

水墨画是中国传统绘画的一种表现形式,具有悠久的发展历史.为了使得基于图像的水墨画绘制在体现水墨风格的同时,保留更多的必要细节信息,针对现有基于图像的水墨画渲染模型存在的不足,提出一种强化细节的水墨画扩散模拟算法.该算法人工设置水墨物理扩散的时间,以保证显著的水墨风格,同时增加了细节的增强处理;采用先进行图像分割、提取需要的细节信息,然后将细节信息与扩散后的图像进行加权合成,得到最终的效果图.实验结果表明,该算法通过强化关键细节信息使得水墨风格更接近实际创作的效果,且能增强画面的层次感.     

改进的基于模糊集的边缘检测算法

传统的边缘检测方法对模糊边缘图像不敏感。改进了模糊边缘检测算法,用min-max重心法模糊推理该点的边缘隶属度,实现边缘检测。给出了应用本算法边缘检测的实例,并与传统的边缘检测算法进行了比较。结果表明,本算法比传统算法边缘检测效果好。     

一种矿井巷道图像边缘检测算法

针对传统的Canny算法在处理模糊的矿井巷道图像时存在边缘提取效果较差的问题,提出了一种基于小波变换和Canny算法的矿井巷道图像边缘检测算法。该算法首先对矿井巷道原始图像做小波分解,获得低频图像和高频图像,从而避免模糊图像对边缘检测效果的影响;然后采用Canny算法计算低频图像和高频图像的一阶差分,获得低频图像和高频图像的梯度图,通过计算局部梯度最大值,获得高频图像和低频图像的边缘图;当高频图像的边缘图上出现间断点时,在低频图像的边缘图中检测该点的8点邻域,寻找连接点,即可得到完整的矿井巷道边缘检测图。实验结果表明,与传统的Canny算法相比,该算法能够检测到较多的图像边缘点,具有较好的边缘连接效果。     

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。     

基于果蝇算法的网络图像边缘检测方法

为保证网络图像边缘检测结果具有较好的连续性和完整性,引进果蝇算法,提出网络图像边缘检测方法。采集网络图像,将其划分为若干个小块,并对网络图像进行预处理;利用果蝇算法检索全局特征点,实现网络图像的视觉检索与特征提取;引进小波函数,迭代处理图像,输出结果即为网络图像边缘检测结果;利用权值法,建立以节点适配度误差为目标的校正函数,修正网络图像边缘检测结果参数。实验结果表明：所提方法可以保证网络图像边缘检测结果的连续性、完整性,提高了检测图像特征点与原始图像特征点的匹配程度,在实际应用中有良好的应用效果。     

基于各向异性扩散方程的Canny边缘检测算法

Canny边缘检测算法由于使用高斯滤波对图像进行平滑,往往使得算法的信噪比和定位精度下降,从而产生一些虚假边缘,使角点变圆。针对Canny算法所出现的问题提出了一种改进方法,运用各向异性扩散方程代替高斯滤波,并对扩散后的图像做图像增强。实验结果表明,该算法有效地提高了边缘检测的准确性,得到了比较理想的边缘检测效果。     

基于改进的Canny算子实时视频边缘检测系统在FPGA上的设计与实现

为了提高图像边缘检测的性能,缩短处理时间,提出了一种基于FPGA的实时视频边缘检测系统;该系统以EP2C8Q208C8为实验硬件平台,首先采用摄像头OV7670获取模拟视频数据,双端口SDRAM实现对图像数据的缓存,利用FPGA并行处理的特点,采用Verilog HDL硬件描述语言实现改进的Canny边缘检测算法,最终实现在VGA显示屏上显示图像边缘的效果;实验结果表明,较传统的边缘检测算法,该系统边缘检测定位精度高,对噪声的抗干扰能力强,能够准确快速的输出图像边缘信息。     

基于可编程流水线的水墨画效果实时绘制

为了提高对三维模型进行实时水墨渲染的效率,同时扩展水墨效果在计算机动画中的应用,利用先进的可编程图形流水线技术,结合多种纹理贴图技术,边缘评估算法,多种图像空间内的后期处理算法,实现了水墨风格生物动画的高效率实时渲染.用户可根据需要对场景和系统进行配置并实时调整视角和缩放.实验结果表明,运算速度能够满足交互系统的实时性需求.     

基于GPU的实时线绘制及水墨仿真研究

为了由简单三维输入自动生成水墨仿真风格图像,提出了一种基于GPU的实时线绘制算法及水墨仿真算法。提出的微分几何线绘制算法结合了视点相关和视点无关两类特征线的绘制,利用了多种曲率信息和风格化纹理。由于GPU加速和风格化纹理的设计,该算法达到实时且风格化可控,方便了国画仿真,仿真计算将水墨看作二维流体,利用LB方法模拟水墨在宣纸中的边缘扩散。通过对比大量的绘制结果以及和其他方法的比较,结果表明,该方法的绘制结果更加清晰逼真,绘制实时完成且完全自动化。     

基于参考图像的彩墨画快速渲染法

通过对彩墨画创作过程的模拟,提出一种基于参考图像的彩墨画快速渲染算法,其模拟过程分为铺底模拟和细节刻画两个阶段。在铺底阶段,利用平均曲率流与冲击滤波的组合对图像进行细节简化,并通过对颜色空间的截取和拉伸数字模拟彩墨画的留白特征,同时提供基于PatchMatch算法的颜色学习着色方法;在细节刻画阶段,针对墨水的扩散现象提出一个随机模拟扩散的公式,并给出模拟彩墨画描边手法的边界处理方法,最后进行纸张效果合成。实验结果表明,该算法能够快速地将参考图像渲染成具有彩墨画风格的艺术作品。     

基于柏林噪声的中国水墨画仿真算法

为了实现中国水墨画的计算机仿真,基于对水墨画感性艺术效果的分析,提出了基于柏林噪声的中国水墨画仿真算法。该算法运用柏林噪声的基本理论,通过构造随机噪声函数、插值干扰函数等方法来实现水墨画的特征效果。仿真结果证明该算法较成功地模拟了中国水墨画的典型艺术效果。     

Real-time image-based chinese ink painting rendering

Chinese ink painting, also known as ink and wash painting, is a technically demanding art form. Creating Chinese ink paintings usually requires great skill, concentration, and years of training. This paper presents a novel real-time, automatic framework to convert images into Chinese ink painting style. Given an input image, we first construct its saliency map which captures the visual contents in perceptually salient regions. Next, the image is abstracted and its salient edges are calculated with the help of the saliency map. Then, the abstracted image is diffused by a non-physical ink diffusion process. After that, we combine the diffused image and the salient edges to obtain a composition image. Finally, the composition image is decolorized and texture advected to synthesize the resulting image with Chinese ink painting style. The whole pipeline is implemented on the GPU, enabling a real-time performance. We also propose some optional steps (foreground segmentation and image inversion) to improve the rendering quality. Experimental results show that our model is two to three orders of magnitude faster, while producing results comparable the ones obtained with the current image-based Chinese ink painting rendering method.     

苗绣艺术风格针迹模拟研究

摘 要： 非真实感绘制(NPR)也称艺术化渲染,主要用于模拟艺术化的绘制风格。随着图像 处理技术的不断发展,研究者已经对中国特有的中国水墨画、烙画、云南重彩画等艺术作品进 行了模拟,目前对苗族刺绣的数字化模拟研究还不多见。苗族刺绣也称苗绣,经国务院批准列 入我国第一批国家级非物质文化遗产名录,是我国装饰艺术园地里的一朵奇葩。以苗绣为研究 对象,根据真实苗绣艺术作品特点,提出了一种多角度针迹的苗绣艺术风格绘制方法。首先, 针对苗绣图案构图手法夸张、层次分明的特点,将目标图像灰度处理,采用多阈值处理图像的 方法分割出多幅刺绣图像;然后采用形态学方法消除杂散点、填充空洞点并平滑图案边缘,获 得圆润自然、紧凑饱满的特征图案;接着,使用一种基于图像矩阵空间变换和添加纵向纹理的 针迹生成算法使每一幅刺绣图像生成不同角度的苗绣针迹纹理;再用图像线性组合的方法将多 幅苗绣针迹纹理图像合成为纹理图;最后用 Alpha 透明度混合算法将苗绣纹理图和目标图像叠 加,获得苗绣图案设色对比强烈的艺术特征,产生效果图像。实验证明,该方法能够模拟出真 实苗绣艺术作品的多角度针迹纹理效果。     

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。     

一种浓淡远近效果的3D水墨渲染算法

在美术作品研究中,提出一种对三维模型实现水墨效果的渲染方法,可以对水墨画中浓淡远近的绘画技法进行仿真。首先构建二维水墨纹理,然后利用模型的轮廓线信息控制纹理的水平分量映射,最后通过属性函数控制纹理垂直分量的坐标,调整水墨颜色色调。分别采用线性属性函数、二次属性函数以及加入光源因子的属性函数进行仿真。结果表明,在三维场景的水墨仿真中,利用上述方法可以使画面更具层次感,更符合画家的实际手法,为三维模型的水墨渲染提供了一种可行的技术手段。     

宣纸上的墨水扩散模拟

墨水扩散是一个复杂的物理现象,针对墨水在宣纸上的扩散模拟问题,提出了一个基于变系数扩散方程的模拟方法,其扩散系数由宣纸结构和随时间而减少的剩余墨水量决定。模拟分为两个阶段：宣纸结构的模拟和墨水扩散动态过程的模拟。为了模拟宣纸结构,使用一种由权重不同且方向随机的直线段均匀分布而成的加权纤维结构。墨水扩散的动态过程由变系数扩散方程来阐述,为了高效地生成扩散图像,使用Crank-Nicolson数值方法求解墨水扩散方程,并且预计算纤维结构和动态更新扩散图像。与以往类似的模拟方法相比,该方法能够生成更加自然的扩散边界,并有效地解决了边界过于平滑的问题。实验结果表明该方法能够真实地模拟不同宣纸上的墨水扩散效果。     

中国肖像画的风格转移算法

风格转移技术能快速生成目标艺术作品,但直接用在中国画上通常会存在特征分布不协调、人脸辨识不一致等问题.针对上述问题,文中提出基于卷积神经网络(CNN)的中国肖像画风格转移算法.首先,针对中国肖像画中写意和工笔两种绘画技法,提出笔触控制约束,指导图像的纹理分布.然后,提出国画特征移动距离,用于度量内容与风格特征,并将参考的中国画风格协调部署在肖像照上.最后,针对中国画的水墨色调和留白特点,提出水墨留白约束改进损失网络.实验表明,文中算法生成的结果不仅保证人脸辨识的一致性,而且在中国画艺术风格上表现更优.     

基于动力学模型的虚拟毛笔模拟系统

为了用计算机绘制出中国水墨画的效果,设计了一个基于动力学的虚拟毛笔模拟系统。系统主要由二个部份组成：以弯曲弹簧的力学模型为基础,来模拟毛笔的笔头随着受力的作用而变化的样子;水墨传输系统则采用多层的水墨结构,配合水墨传递、水墨递减与水墨扩散的算法,表现出中国水墨画的绘画效果。