一種基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法，通過獲取造型圖像外輪廓得到內(nèi)陰影的附著邊，然后根據(jù)設(shè)定的光照方向，采用柵格化處理方法來得到內(nèi)陰影的過程，包括如下步驟：1）提取造型外輪廓；2）設(shè)定光照方向；3）內(nèi)陰影生成；4）內(nèi)陰影和造型圖像的疊加。本發(fā)明有效提高了二維動(dòng)畫的表現(xiàn)效果，提高了動(dòng)畫制作的效率，有效節(jié)約了成本，計(jì)算效率較高，有效減少了陰影的計(jì)算時(shí)間，提高了動(dòng)畫制作的效率。
【專利說明】—種基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理技術(shù)，具體涉及一種基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，用戶對產(chǎn)品的外觀要求也是日益提高，在生產(chǎn)過程中，往往會(huì)遇到各種實(shí)際情況導(dǎo)致產(chǎn)品的外觀受到損壞及其他不良影響，如:1.產(chǎn)品在電鍍過程中因?yàn)殡婂儝禳c(diǎn)問題導(dǎo)致產(chǎn)品的外觀損壞的問題，2.產(chǎn)品因?yàn)檫M(jìn)膠點(diǎn)殘留料頭而導(dǎo)致產(chǎn)品外觀不良的問題。以上情況的出現(xiàn)導(dǎo)致了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率低下以及產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)的問題。陰影生成技術(shù)在三維圖形處理中得到大量的應(yīng)用，但在二維動(dòng)畫制作過程中卻只能通過手繪來完成，因此為了減少工作量，降低成本，國內(nèi)動(dòng)畫制作人員都采取了規(guī)避陰影的做法，在動(dòng)畫作品中不進(jìn)行陰影處理，這不可避免地造成了畫面沒有層次感、視覺效果差的結(jié)果，也使得我國的動(dòng)畫作品一直難登世界二維動(dòng)畫的大雅之堂。
[0003]當(dāng)前在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，對外陰影的研究非常廣泛，成果也很多，但在內(nèi)陰影方面則一直都是二維圖形處理過程中的難點(diǎn)問題，國內(nèi)外相關(guān)的研究也很少，在二維動(dòng)畫制作過程中也只能通過手繪來完成。
[0004]目前，針對二維圖形的內(nèi)陰影生成完全采用手繪的方式，通過原畫師根據(jù)內(nèi)陰影原理繪制帶陰影效果的原畫，然后由動(dòng)畫人員完成其描線和數(shù)字化等工作，該方案沒有什么技術(shù)可言，依靠的是個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和繪畫的技能來完成這一過程；其基本的流程如圖1所
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[0005]通過對當(dāng)前二維內(nèi)陰影手繪方法的使用和研究，我們認(rèn)為目前手繪方案的缺陷主要在于以下幾點(diǎn):
1、通過手工繪制內(nèi)陰影的方案完全依靠人工完成內(nèi)陰影的繪制和上色，不同人員繪制的效果不但內(nèi)陰影的區(qū)域形狀和顏色可能存在差別，而且一旦出錯(cuò)，就必須重新繪制，這就使得工作量大、效率低，且因?yàn)槠鋬H依賴具有較深經(jīng)驗(yàn)的原畫人員，在應(yīng)用上受到很大限制。
[0006]2、手繪得到內(nèi)陰影的方法完全依靠原畫人員對光照陰影的理解，雖然可以解決動(dòng)畫造型內(nèi)陰影的問題，但因?yàn)椴煌娜藢?nèi)陰影的效果有不同的理解，這就容易造成不同人員繪制的內(nèi)陰影效果存在差異，無法實(shí)現(xiàn)二維動(dòng)畫陰影效果的一致性。此外，手工繪制的內(nèi)陰影依靠人工進(jìn)行光照模擬，難以得到真實(shí)的光照效果。
[0007]3、通過手工繪制內(nèi)陰影，一旦繪制完成就固化了光照的方向和強(qiáng)度，此時(shí)如果要對光照方向進(jìn)行修改，就必須重新繪制原畫，無法實(shí)現(xiàn)內(nèi)陰影的動(dòng)態(tài)調(diào)整以得到最佳的陰影效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種二維動(dòng)畫表現(xiàn)效果高、動(dòng)畫制作效率高、節(jié)約成本、計(jì)算效率高的基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法。
[0009]1、本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法，通過獲取造型圖像外輪廓得到內(nèi)陰影的附著邊，然后根據(jù)設(shè)定的光照方向，采用柵格化處理方法來得到內(nèi)陰影的過程，包括如下步驟:
1)提取造型外輪廓:在繪制的動(dòng)畫造型基礎(chǔ)上，通過輪廓提取算法提取造型的外部輪
廓；
2)設(shè)定光照方向:在提取輪廓的基礎(chǔ)上，通過給定一條分隔線來確定光照的方向；
3)內(nèi)陰影生成:根據(jù)光照方向，采用掃描線方法得到內(nèi)陰影，在提取的輪廓上計(jì)算內(nèi)陰影的附著區(qū)域；
4)內(nèi)陰影和造型圖像的疊加:把前一步驟中生成的內(nèi)陰影區(qū)域和動(dòng)畫造型進(jìn)行疊加，并根據(jù)造型的色彩填充情況確定內(nèi)陰影的顏色。
[0010]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，得到造型圖像后，基于圖像的灰度信息，提取造型外輪廓的過程，包括如下步驟:
1)圖像的灰度化處理:圖像灰度化處理，對于彩色圖像中的每一個(gè)像素，采用下式計(jì)算其灰度值:
【權(quán)利要求】
1.一種基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法，其特征在于:通過獲取造型圖像外輪廓得到內(nèi)陰影的附著邊，然后根據(jù)設(shè)定的光照方向，采用柵格化處理方法來得到內(nèi)陰影的過程，包括如下步驟: 1)提取造型外輪廓:在繪制的動(dòng)畫造型基礎(chǔ)上，通過輪廓提取算法提取造型的外部輪廓； 2)設(shè)定光照方向:在提取輪廓的基礎(chǔ)上，通過給定一條分隔線來確定光照的方向； 3)內(nèi)陰影生成:根據(jù)光照方向，采用掃描線方法得到內(nèi)陰影，在提取的輪廓上計(jì)算內(nèi)陰影的附著區(qū)域；
4)內(nèi)陰影和造型圖像的疊加:把前一步驟中生成的內(nèi)陰影區(qū)域和動(dòng)畫造型進(jìn)行疊加，并根據(jù)造型的色彩填充情況確定內(nèi)陰影的顏色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法，其特征在于:得到造型圖像后，基于圖像的灰度信息，提取造型外輪廓的過程，包括如下步驟: 1)圖像的灰度化處理:圖像灰度化處理，對于彩色圖像中的每一個(gè)像素，采用下式計(jì)算其灰度值:
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'*,JJ.jft,/1-J.^* 其中Giw-,',表示第i行、j列的像素灰度；I,、&,、足",表示彩色圖像上對應(yīng)像素點(diǎn)的紅、綠、藍(lán)三種顏色值，w和h表示圖像的寬和高； 2)提取外輪廓像素點(diǎn)；對于圖像上的每一行，i分別從0->w和w->0進(jìn)行檢索，當(dāng)檢索到第一個(gè)不為空的像素時(shí)，記錄該像素值，并開始下一行的檢索；對于圖像上的每一列，j分別從0->h和h->0進(jìn)行檢索，當(dāng)檢索到第一個(gè)不為空的像素時(shí)，記錄該像素值，并開始下一列的檢索； 3)圖像的二值化處理:對圖像中的所有像素，把第(2)步中記錄的像素灰度賦為黑色，其余全部賦為白色，所得到的圖像即為外輪廓圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的二維內(nèi)陰影生成方法，其特征在于:通過繪制一條分隔線確定光照方向，并基于柵格化的計(jì)算方法，采用掃描線算法逐行確定陰影像素和灰度，包括如下步驟: 1)繪制外輪廓的分隔線，確定光照方向； 2)采用掃描線算法確定陰影像素； 3)輪廓處的內(nèi)陰影灰度處理。
【文檔編號】G06T13/80GK103745493SQ201310734311
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】沈?qū)W如, 張寶印, 張韶華, 郭連惠 申請人:江蘇如意通動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)有限公司