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基于图像的彩色铅笔画快速生成算法研究

作　者: 吴友
导　师: 叶吉祥; 阎巍
学　校: 长沙理工大学
专　业: 计算机技术
关键词: 非真实感绘制 铅笔画 线积分卷积技术 轮廓提取
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


自20世纪90年代开始，非真实感绘制技术逐渐成为计算机图形学的研究热点之一。非真实感图形学不像真实感图形学那样追求像照片一样的真实感，而是希望借助于计算机模拟突出图像要表达的信息，而忽略图像当中一些不重要的细节信息，或者模拟艺术家绘画，生成具有艺术效果的图像。研究者们通过计算机已经实现了很多艺术形式的图像绘制，如水彩画、油画、水墨画、钢笔画、铅笔画等等，其中铅笔画已经成为了非真实感绘制领域的一个重要研究方向，吸引了众多学者致力于铅笔画的绘制研究，但是，对铅笔画的研究技术还不是很成熟，还存在很多方面的问题，如铅笔画绘制的效果问题，铅笔画绘制的效率问题，更多的研究者都致力于灰度铅笔画的研究，而彩色铅笔画的研究还很少等等，这也是本论文的出发点。非真实感绘制技术的研究大体可以分为两类，一类是基于图像的二维绘制，另一类是基于物体空间的三维绘制。本文所研究的内容是基于图像的二维图像绘制。本文的主要工作主要包括：研究了非真实感绘制技术的发展现状，特别对非真实感绘制中的铅笔画绘制的发展现状进行了详细的研究；研究了铅笔画绘制算法中用到的几种图像处理方法和原理，包括图像的表示，图像边缘检测等；研究了线积分卷积技术，包括其原理，优缺点以及改进的线积分卷积算法。改进已有的铅笔画生成算法，提出了一种基于图像亮度分层和快速线积分卷积算法相结合的彩色铅笔画绘制算法。本文的创新点在于：1.本文采用了一种快速的Kirsch边缘检测方法来提取图像的轮廓信息，该方法提取的轮廓图像不需要做颜色缩放处理，色调很符合铅笔画的色调，并且其提取的轮廓信息连续、平滑。2.本文使用线积分卷积技术实现铅笔画的过程中，提出了一种根据图像亮度信息分层来实现彩色铅笔画的方法，对不同的图像区域采用一种快速的线积分卷积算法来生成铅笔画纹理图像。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 研究的背景  9-10
  1.2 研究的意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-14
  1.4 本文的思想和工作  14-16
第二章 铅笔画绘制的相关理论与算法  16-22
  2.1 图像的表示  16
  2.2 图像的灰度化处理  16-17
  2.3 图像边缘检测  17-22
第三章 线积分卷积算法  22-31
  3.1 DDA（Digital Differential Analyzer）卷积  22-23
  3.2 线积分卷积算法  23-28
    3.2.1 局部流线生成  23-25
    3.2.2 局部流线长度 L 的影响  25-26
    3.2.3 白噪声图像生成  26-27
    3.2.4 线积分卷积  27-28
  3.3 快速线积分卷积  28-29
  3.4 基于 LIC 的铅笔画纹理生成算法  29-31
    3.4.1 分块 LIC 铅笔画滤镜  29
    3.4.2 分层 LIC 铅笔画滤镜  29-31
第四章 基于图像的铅笔画绘制  31-46
  4.1 引言  31
  4.2 算法总体设计  31-32
  4.3 铅笔画轮廓生成  32-33
  4.4 铅笔画纹理生成  33-39
    4.4.1 白噪声图生成  34-35
    4.4.2 向量场生成  35-36
    4.4.3 图像亮度分层  36-38
    4.4.4 铅笔画纹理具体生成  38-39
    4.4.5 灰度色调调整  39
  4.5 图像合并  39-41
  4.6 彩色铅笔画生成算法  41-44
    4.6.1 RGB 与 Lab 色彩空间转换  41-42
    4.6.2 算法描述  42-44
  4.7 实验结果与分析  44-46
第五章 结论与展望  46-48
  5.1 结论  46
  5.2 展望  46-48
参考文献  48-52
致谢  52-53
附录 （攻读硕士学位期间成果目录）  53-54
详细摘要  54-60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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