基于三維模型的線條畫繪制方法研究

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1、山東大學(xué)博士學(xué)位論文基于三維模型的線條畫繪制方法研究姓名：黃月珠申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：計算機(jī)軟件與理論指導(dǎo)教師：孟祥旭20090405山東大學(xué)博士學(xué)位論文化渲染的特征線路徑，根據(jù)這些線條可以生成各種風(fēng)格的線條畫。藝術(shù)作品中的特征輪廓線～般是很多輪廓邊連接而成，很少有單一的輪廓邊孤立存在，該方法利用這一特征，從初始的特征線出發(fā)，檢測與之連貫的特征輪廓線，從而避免出現(xiàn)大量由模型噪聲引發(fā)的細(xì)小毛刺線條，得到較好的結(jié)果。這一思想也可以拓展應(yīng)用到現(xiàn)有的各類特征線條的提取上，大大降低噪聲等因素對特征線條檢測造成的影響。2．提出了一種基于幾何屬性和領(lǐng)域知識的混合特征提取算法大多數(shù)情

2、況下，基于幾何模型的線條提取往往殘缺不全，而一味追求基于幾何屬性的特征線條提取將會大大降低算法的性能和應(yīng)用范圍，結(jié)合肖像畫繪制的領(lǐng)域知識，通過擴(kuò)展的線條檢測算法從RangeImages中檢測得到幾何線條，從圖像紋理中獲取特征信息(如肖像畫中眼睛、眉毛等區(qū)域特征)，然后互補(bǔ)融合來自幾何模型的特征線條和紋理圖像的特征，通過風(fēng)格化操作完成最后的繪制，從而彌補(bǔ)當(dāng)前單純從幾何模型或圖像出發(fā)的處理導(dǎo)致的信息不足，得到細(xì)節(jié)豐富的肖像畫繪制效果。3．基于特征的線條變形算法藝術(shù)線條的表現(xiàn)力不僅在于忠實物體本身，還體現(xiàn)在對特征的強(qiáng)調(diào)和突出。借鑒Focus+Context技術(shù)，結(jié)合卡通線條畫

3、的特征，本文提出了基于特征的線條變形算法，透過變形鏡頭對該區(qū)域中的特征線條變形來實現(xiàn)強(qiáng)調(diào)和突出的效果。這種無需樣本就可以對三維模型進(jìn)行所見即所得的實時變形操作可應(yīng)用在數(shù)字娛樂、卡通線條畫等動畫制作中，通過對變形鏡頭屬性配置和簡單的交互操作就可以產(chǎn)生各種富有表現(xiàn)力的效果，實驗結(jié)果也驗證了該方法的可用性和有效性。4．實現(xiàn)了面向數(shù)字娛樂領(lǐng)域的三維肖像畫繪制方法與先前的大多數(shù)基于人臉正面照片，或利用模板，或利用五官組成關(guān)系，或利用樣本學(xué)習(xí)的辦法不同，本系統(tǒng)利用RangeImages來實時生成具有中等復(fù)雜度的三維藝術(shù)肖像畫，可應(yīng)用在各種需要實時交互的應(yīng)用領(lǐng)域。針對RangeIma

4、ge人臉數(shù)據(jù)在眼睛眉毛等區(qū)域數(shù)據(jù)采集殘缺等特點，采用由RangeImage和標(biāo)定過的對應(yīng)紋理圖像互補(bǔ)融合生成人臉肖像畫的辦法，并且進(jìn)一II山東大學(xué)博士學(xué)位論文步通過與平均人臉的比較，對個體人臉進(jìn)行特征夸張，以凸顯其特點，并允許用戶通過簡單方便的方式進(jìn)行交互控制，最后經(jīng)過平滑優(yōu)化等繪制得到具有特色的人臉肖像。5．提出移動設(shè)備上三維模型的線條畫繪制框架針對移動設(shè)備自身存在的屏幕尺寸、分辨率、內(nèi)存、計算能力、I／0設(shè)施等方面的制約，提出并實現(xiàn)了一種通過傳輸三維模型輪廓特征線條集并在客戶端本地繪制的方法，平衡了網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器及客戶端的負(fù)擔(dān)，并利用風(fēng)格化要素來實現(xiàn)生動有趣的非真實感

5、線條畫繪制，取得真實感繪制無法比擬的效果。本框架應(yīng)用在考古數(shù)字博物館的文物展示方面獲得了良好的效果，不但增強(qiáng)了參觀的體驗，還豐富了數(shù)字博物館訪問的方式，增強(qiáng)了趣味性和吸引力，使不同層次的公眾可以隨時隨地訪博物館資源。課題研究成果可以廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域插圖生成和數(shù)字娛樂行業(yè)的游戲動畫制作中。在上述研究工作的基礎(chǔ)上，下一步還需要更多結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)和領(lǐng)域知識來對模型信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化和抽象化，研究線條畫風(fēng)格化理論模型等方面進(jìn)一步開展工作。關(guān)鍵詞：非真實感繪制：線條畫：輪廓提?。蛔冃?；移動設(shè)備：風(fēng)格化繪制：肖像畫繪制IIIABSTRACTWithnlerapiddev

6、elopmentofcomputergraphics，three．dimensionalcomputergraphicshaveinfiltratedintoeveryaspectofcomputerapplications．Traditionalphotorealisticrenderingpursesthegoleofrealismandisusuallyrestrainedfromthefaitll伽performanceofscenesandCannotabandontheirrelevantdetails．thuscarlnoteffectivelyconve

7、ythecharacteristicsofscenes．Non．photorealisticrenderingfNPR)inrecentyearshasdeveloppedrapidly,whichmainlyusessomesortofartisticstylestodrawtargetobjects，ThisNPRCanshowthecharacteristicsoftheobjectsclearlyandefficientlybyabstractingthetargetsceneatdifferentlevelsaccordingt