保持三维模型内在属性特征的水墨绘制

为了解决非真实感渲染方法中三维模型的细节特征保持不足的问题,提出一种基于三维模型内在属性特征绘制图的带水墨画效果的非真实感渲染方法.将模型曲面的平均曲率转化为表面材质,使用帧缓冲对象渲染到纹理,经过像素变换、高斯模糊等处理得到水墨效果;再经过非线性映射得到黑白分明的内在属性特征绘制图,然后在图像空间通过GPU进行图像处理;通过调节光源位置可以实时地调整水墨笔画的分布,调整阈值以改变特征细节的展示层次.大量实例结果表明,文中方法是高效、可靠的.     

基于图像的铅笔画绘制技术的研究现状与展望

非真实感绘制(Non-Photorcalistic Rendcring,NPR)是计算机图形学领域的一个分支,旨在使用计算机来生成具有某种艺术效果的作品。目前,非真实感绘制技术已经能够成功地模拟油画、水彩画、卡通画、铅笔画等艺术风格,在许多领域得到很广泛的应用。铅笔素描是艺术造型的基础。作为一种最简单的艺术表现形式,铅笔画凭借其简洁流畅的特点深受广大艺术爱好者的喜爱。如今,基于图像的铅笔画绘制技术已经是NPR领域的一个重要组成部分,受到诸多研究人员的关注,但该技术仍处于成长阶段,算法的通用性还无法满足现实应用的需求。     

自适应的线条画绘制

目的 基于参考图像的线条画生成是非真实感绘制最为常见的应用之一。尽可能模拟艺术家的创作风格生成疏密得当、具有层次感的线条画是这类工作的主要目标和挑战。本文提出一个自适应线画图绘制算法。方法 首先,将场景图像分割成若干个区域,分别计算每个区域亮度的方差以及每个像素到边界的最小距离,将每个区域的方差和面积的比值作为该区域的复杂度。然后,计算能反映其显著视觉特征的边缘切向流场。最后,使用基于流的各向异性高斯差分滤波生成线条画。在构造边缘切向流时,每个位置的切向量由其邻域的切向量加权而得到。文中增加了一个新的系数项,对于邻域的任意一个位置,如果它和参考位置在区域分类中属同一个类别。则该位置的权值更大。基于流的高斯差分自适应滤波过程中,高斯差分滤波的尺度参数和复杂度以及到区域边界距离有关。细节越丰富,离边界越近,尺度参数取值越小,这样得到的边缘比较细,同时可以防止将相邻小细线条连接成粗线条。然后,将高斯差分滤波结果沿着流线方向进行高斯滤波,对于细节丰富的区域,边缘比较多,尺度参数取值比较小,所连接边缘比较短,可以减少错误边缘可能。结果 对生物、树林、建筑、山河等具有代表性的图像,采用本文算法进行自动实时进行线条绘制,实验结果表明,采用本文算法所生成的线条随着区域场景的复杂程度呈现不同粗细和浓淡的变化,具有一定的层次感。因而本文算法能生成视觉特征鲜明、风格化效果突出的线条画,且能处理各种复杂场景的图像。结论 本文自适应参数的线条画生成算法,其算法参数调节以及算法效果优于固定参数的算法,本文算法在处理日常生活中各类主题场景的图像时均能取得良好效果。     

基于视觉重要性的图像油画风格化绘制算法

为了将真实图像转换为油画风格,提出一种油画风格化绘制的算法.首先根据油画绘制特点,结合改进的双边滤波与数学形态学操作来建立金字塔结构的多层参考图像序列;然后提出基于视觉重要性图的笔画布置算法.通过使用人脸、视觉焦点检测等方法来检测重要性区域,并根据这些区域信息进行画笔绘制的起点、方向计算精度改进和对图像纹理边界做加强约束,达到了油画内容主次分明的效果.实验结果表明,采用文中算法能够达到较好的视觉效果.     

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.     

一种基于图像的3D浮雕效果绘制算法*

提出了直接从2D的绘画图像中得到浮雕效果的方法。将图像看成2D网格,图像上的颜色作为加在该网格上的高度场,图像上的每个点对应3D模型中的一个采样点,进而进行三角化和绘制。还引入法向图,通过形象地调节几张法向的图像修改绘制效果。     

图像抽象化的实时增强型绘制

现有的图像抽象化绘制算法主要采用基于图像分割或边缘保持的平滑滤波技术,导致所生成的抽象化图像经常存在明暗对比度较低、画质昏暗模糊、画面色彩表现力不强等问题,为此提出一种增强对比度的图像抽象化绘制算法.首先利用结构张量平滑技术生成光滑连续、显著特征保持的特征流场,然后基于该流场对图像进行沿边缘切向流方向的自适应平滑和沿梯度方向的对比度增强处理,最后使用改进的基于流场的双边滤波或者Kuwahara滤波算法实现图像抽象化的实时绘制.实验结果表明,该算法可显著改善已有抽象化方法的绘制质量,抽象化图像的边界特征明显增强,画质更清晰、层次感更分明.     

利用平面虚拟点光源的素描图像绘制

素描画是一种常见的艺术形式,它通过单色线条来表现直观世界中的事物,而能够体现场景层次的高光和阴影则是表现的重点.艺术家经常会对场景的光影进行艺术化的夸张,这种艺术夸张会更好地表现作品主题.首先提出一种二维图像平面的虚拟点光源位置估计算法,根据输入的真实图像的距离场和亮度场,计算虚拟点光源位置,使其对原图像的亮度梯度影响最小,即最符合原场景中的光照方向.然后提出基于二维虚拟点光源的阴影增强算法,加强了真实图像中的明暗对比,因此能够在最终的素描结果中表现出光影效果.使用该方法生成的素描画,在物体边界处具有更好的明暗对比,从而使得最终绘制图像更具有素描画的光影增强特点.     

基于图像绘制的非照相真实感场景绘制技术研究

本文对虚拟环境中非照相真实感场景绘制技术进行了分析,通过基于图像绘制解决了在柱面全景图场景绘制过程中未解决的交互性及帧与帧之间连贯性的要求。利用簇集图画和分片图画实现了纹理映射中图画尺寸控诉,同时对场景绘制中纹理内存管理提出了解决方案。     

基于高度梯度图的微结构表面阴影绘制方法

针对带有微结构表面的几何模型建模困难、模型复杂度高,导致现有阴影绘制算法效率差的问题,提出一种基于高度梯度图的阴影实时绘制方法.为实现实时渲染,首先给出一种微结构描述模型,通过将微结构高度场映射到低精度模型表面来描述复杂微结构模型;然后定义微结构高度梯度图,并据此构建可见点的局部最高点集合.在阴影绘制阶段,通过实时计算梯度空间局部最高点集合遮挡来生成细节阴影.整个阴影绘制算法在图像空间完成,较好地利用了延迟着色的思想和GPU并行计算的特点,可呈现可变形物体在动态场景中的自阴影效果.     

基于多尺度笔刷的分层油画风格化

基于图像的油画风格化绘制是计算机图形学领域非真实感绘制研究的热点之一.为了进一步提高图像油画风格化的质量,提出了一种基于多尺度笔刷的分层图像油画风格化绘制算法.该算法模拟艺术家的油画绘制过程,采用不同尺度的笔刷按照从粗到细的顺序逐层绘制.在每层笔刷绘制中,首先使用增量Voronoi序列采样点和图像切线方向场确定笔刷流线,然后结合笔刷形状与笔刷高度场进行纹理贴图,得到最终的图像油画风格化绘制结果.通过与现有算法比较,文中算法不仅能模拟真实的油画绘制过程,而且生成的油画效果层次感更强,充分体现了图像的结构特征和油画细节.     

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.     

动态模拟中国水墨画中的笔画绘制

提出一个动画生成工具,通过重建中国水墨画中的笔画,动态模拟水墨画原有的绘画过程.首先将输入的水墨画图像进行笔画拆分;然后根据笔画形状,包括轮廓、骨架信息,估算绘画轨迹,并通过类椭圆形的瞬时足迹模型中的一系列参数（如坐标、大小、方向）约束轨迹质量;文中的实时渲染模型用采样自原画的足迹纹理,动态渲染估算的轨迹.实验结果表明,与已有的方法相比,文中提出的方法可根据笔画轮廓自动提取其绘画轨迹,并对画笔在纸上的瞬时足迹进行建模.在应用价值方面,该工具可用于中国水墨画的鉴赏分析,艺术教育与实践.     

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.     

中国书画的计算机虚拟绘制概述

综述了中国书画的计算机模拟绘制方法,讨论了中国书画的特点和建模、绘制方面的要求.把绘制方法分为2D,3D毛笔模型以及基于参数化曲线的纯几何图形学方法,对其中的典型算法进行了分析和比较.最后,对今后中国书画的计算机模拟绘制的研究重点进行了展望.     

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.     

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．     

Video-based running water animation in Chinese painting style

This paper presents a novel algorithm for synthesizing animations of running water,such as water-falls and rivers,in the style of Chinese paintings,for applications such as cartoon making. All video frames are first registered in a common coordinate system,simultaneously segmenting the water from background and computing optical flow of the water. Taking artists’ advice into account,we produce a painting structure to guide painting of brush strokes. Flow lines are placed in the water following an analysis of variance of optical flow,to cause strokes to be drawn where the water is flowing smoothly,rather than in turbulent areas: this allows a few moving strokes to depict the trends of the water flows. A variety of brush strokes is then drawn using a template determined from real Chinese paintings. The novel contributions of this paper are:a method for painting structure generation for flows in videos,and a method for stroke placement,with the necessary temporal coherence.     

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.