艺术风格图像的非真实感绘制理论与方法研究

1、南京理工大学博士学位论文艺术风格图像的非真实感绘制理论与方法研究姓名:钱小燕申请学位级别:博士专业:计算机应用技术指导教师:吴慧中20061101 博士学位论文艺术风格图像的非真实感绘制理论与方法研究1绪论1.1课题的研究目的和意义计算机图形学自20世纪60年代诞生以来,真实感绘制一直是贯穿其中的主旋律。真实感绘制技术综合利用数学、物理学、计算机科学和其它科学知识在计算机图形设备上生成像照片那样的真实感图形,在计算机中重现真实世界场景fI4l。经过30余年的发展,计算机真实感绘制已经从最初绘制简单的室内场景发展到对野外自然景物的模拟,已经能够成功实现对许多包含多个自然界景物的复杂场景的绘制。随

2、着计算机图形硬件和算法的不断发展,到20世纪90年代中期,人们已能真实地模拟各种自然界的客观现象和想像中的特殊效果了。特别是在侏罗纪公园、真实的谎言、阿甘正传等好莱坞电影中,真实感图形与电影胶片摄制出的图像得到了完美的结合15-181。从这个意义上讲,真实感图形达到了它所追求的“像照片一样真实”的效果。 1绪论博士学位论文交互地选择画笔、确定画笔位置,算法决定画笔颜色、走向等。 (a水彩画风格(”印象主义风格后来基于贪婪算法的画笔绘制基本以Hertzmann的多层绘制思想为基础,或从画笔颜色的产生角度,或从计算画笔大小的角度对其进行改进,以提高算法效率。D.Nehab等提出了一种基于多尺度力矩

3、的美术绘制,运用多尺度方案计算画笔大小,采用参数化机制控制画笔位置,以及画笔的分布密度等,从而实现多层绘制削。Y.Park 和K.Yoon的算法中,画笔不直接从源图像中获取颜色,而是模拟真实绘画时所用的调色板,选择调色板中与源图像当前位置颜色最接近的作为画笔颜色f95】。通过调制不同的调色板,此算法也能获得各种令人欣喜的绘制效果。最近Y.Semet等提出了一种交互的人造蚂蚁绘制算法961。通过设置多群蚂蚁来完成多层绘制任务。蚂蚁感觉局部环境的能力以及记忆能力使得它们能够在环境中适当位置留下印迹(画笔,即在画布上进行绘制。当蚂蚁的行走步数超过预先设定的最大行走步数,或者跳跃次数超过用户设定的最大

4、跳跃次数,绘制任务就算完成。所有lO 2颜色传输的相关算法研究博士学位论文 (a源图像 (”目标图像 (c全局传输效果1博士学位论文艺术风格图像的非真实感绘制理论与方法研究 (a源图像 彻目标图像 (c全局传输效果22颜色传输的相关算法研究博士学位论文 (a源图像 目标图像 (c传输效果3博士学位论文艺术风格翻像的非真实感绘制理论与方法研究 (a源图像(b目标图像 (cReihard等算法实验效果(d应用高阶矩传输效果 (e本文算法传输效果2颜色传输的相关算法研究博士学位论文 (a彩色图像彻灰度图像1 (cReinhard等算法着色效果(d高阶矩着色效果 (e本文算法着色效果博士学位论文艺术风

5、格图像的非真实感绘制理论与方法研究 (a灰度图像2 (b本文算法传输效果 (c应用K-均值聚类分析方法的传输效果 3基于纹理合成的非真实感艺术绘制相关算法研究博士学位论文实验证明,本文提出的快速风格迁移算法不仅可获得较好的传输效果,而且提高了速度,因此具有通用性和实用性。 Ca目标图像(bJxI格图像(g传输结果 (a目标图像(b风格图像1 (c特征匹配结果(d风格传输效果1博士学位论文艺术风格图像的非真实感绘制理论与方法研究 (a风格图像2(”目标图像 (c特征匹配结果(d风格传输效果2本节以wd和Levoy算法以及Ashikhmin算法为基础设计了一种快速风格迁移算法。该算法原理简单,易于实现,加速效果明显。该算法提出了一种新的邻域一致性度量方法,把纹理样本图像、目标图像以及它们的低频图像的统计信息引入邻域相似性度量中,使得绘制效果不仅能获得纹理样本图像的风格并保留了目标图像的形状特征。该算法还采用随机生成候选点的方法解决Ashikhmin方法易产生重复候选点的情况,以及用此法解决边缘像素无法产生完整邻域的不足,从而扩大搜索范