基于笔刷模型绘制算法及应用软件开发探究

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1、基于笔刷模型绘制算法及应用软件开发探究摘要：该文提出了一种基于笔刷模型的算法，同时基于该算法设计了一个应用软件原型来交互式的绘制具有多种艺术风格的图像。该算法以用户交互的方式来指定画笔方向从而对原图进行多层绘制。实验结果表明，对于给定的输入图像该算法能生成具有多种风格的艺术图像。关键词：非真实感绘制；笔刷模型；多风格绘制中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)07-1629-03PainterlyRenderingBasedonBrushStrokeZHAOYangl,Y

2、ANGJian-lan2(1.YunnanNormalUniversity,Kunming650092,China；2.KunmingMedicalCollege,Kunming650101,China)Abstract：Thepaperpresentsanewmethodbasedonbrushstroketogeneratedifferentartisticstylepainterlyimage・Apaintingisbuiltupinaseriesoflayers,drawnwithlarge,lon

3、gandcurvedbrushstrokes.ExperimentalresuItsconfirmthatthismethodcancreateanoilpaintingwithdifferentartisticstylefromaphotograph.Keywords：None-photorealisticrendering；BrushStroke；VaryStylepainterlyrendering1相关工作简介计算机图形学领域是目前比较活跃的研究领域，相关技术可广泛应用于后期图像风格化处理、二维动画

4、生成及数字娱乐行业。自计算机图形学出现以来，对再现真实世界的追求一直是学术界努力的目标。经典的真实感图形学算法致力于产生仿真图像和场景，其对真实世界的再现，达到了使人无从分辨的程度［1］。但是真实感绘制技术的也有其不足之处，为了避免这些不足之处，非真实感绘制作为其补充被带入了研究之中。非真实感绘制技术其英文全称为NonPhotorealisticRendering,简称NPR。经过十多年的发展，非真实感绘制技术取得了长足的进步，并且催生出不少优秀的成果。无论是学术界还是工业界，研究者已经设计开发出了一系列的

5、图像、视频特效处理技术和方法，但是其中只有很小一部分被成功地应用到电影动画制作，广告媒体宣传以及数字娱乐等方面。我们今天所看到的电影、电视绝大部分不是由真人扮演的动作影片，就是由超级图形工作站所渲染绘制出来的三维动画。虽然，学术界和工业界在对电影和动画的风格化绘制方面已经做了大量的试验工作，但是这些技术还没有能够得到广泛地应用。1985年SusanBrennan在其论文中首次明确定义了肖像漫画的概念。她设计了一种能够生成肖像漫画的算法，并在此基础上开发了一套可交互的图形系统。给定输入的原始图像及参考人脸图像

6、，经由用户交互，该系统可以生成具有漫画效果的肖像画。SusanBrennan的研究是该领域的开创性工作，随后ErgunAkleman提出了一种新的交互式2D变形技术，运用该技术可以使得人脸肖像变得更为夸张。总的来说，对于没有任何绘画经验的用户，运用该类系统都可以轻松设计出能够被大众接受的肖像漫画［2,3］。但是其他一些研究者认为：肖像漫画作品的表现形式是多种多样的，不能仅限于SusanBrennan所界定的范畴。因此，Liang等研究者开发出一种新的肖像漫画自动生成系统。他们引入了机器学习的概念，训练数据就

7、是某一漫画家所绘制的漫画作品。通过机器学习的方式，该系统可以自动学习和模仿特定的绘制风格，最后生成具有类似风格特征的肖像漫画［4］。P.Y.等人也开发了类似的软件平台。同样以漫画作品作为输入图像，他们所设计的算法能够准确分析人脸面部特征，快速的确定哪些面部部位可以变形，并确定调整的尺度。总的来说，运用该类系统可以更为快速的生成具有特定风格的肖像漫画［5］。Mo及Eun-JungLee分别提出了一种基于特征方差分析的肖像漫画生成算法，该类算法可以生成具有非真实感效果的肖像漫画。把肖像漫画生成技术与非真实感绘制

8、技术结合起来是一项较有新意的研究工作［6,7］。除在学术研究领域外，苹果公司也开发了一款名为PhotoBooth的小型软件投放市场。该软件具有17个内置的特效处理模块，运用这些功能模块可以把摄像头实时捕获的人脸视频转换为具有漫画效果的特效视频。开发人员还可以研发具有其他风格的特效处理模块，并且在线共享这些自定义的功能模块，供其他用户下载。这是一款非常有趣的数字娱乐软件，但是该软件目前还没有提供诸如卡通画，铅笔画等