一種水墨畫(huà)特色渲染方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種水墨畫(huà)特色渲染方法，其特征在于包含以下步驟：（1）特征提?。禾崛≡紙D像中物體的主要線條特征和亮度特征，并以此作為水墨畫(huà)特色擴(kuò)散的輸入；（2）水墨畫(huà)特色擴(kuò)散：以步驟（1）的主要線條特征和亮度特征為輸入，通過(guò)求解一個(gè)加權(quán)最小二乘公式，把物體主要形狀位置的像素值信息傳播到其鄰近區(qū)域，從而產(chǎn)生水墨畫(huà)特色擴(kuò)散的效果；（3）宣紙背景生成：在渲染圖像中產(chǎn)生具有宣紙紋理特點(diǎn)的圖像背景；（4）圖像合成：把步驟（3）中提取的宣紙背景與步驟（2）中的水墨畫(huà)擴(kuò)散效果進(jìn)行合成，得到最終的水墨畫(huà)特色渲染圖像。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種水墨畫(huà)特色渲染方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像識(shí)別及處理領(lǐng)域，特別是涉及一種水墨畫(huà)特色渲染方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 水墨畫(huà)是一種重要的東方傳統(tǒng)藝術(shù)表現(xiàn)形式，其獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格受到許多人的喜 愛(ài)。水墨畫(huà)特色渲染技術(shù)在平面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)制作和數(shù)字娛樂(lè)等多個(gè)方面都有實(shí)際應(yīng)用。
[0003] 目前，水墨畫(huà)特色渲染的技術(shù)大部分是基于畫(huà)刷的方法，用戶(hù)通過(guò)交互界面對(duì)構(gòu) 建的畫(huà)刷指定位置和設(shè)置參數(shù)，在計(jì)算機(jī)中虛擬出與真實(shí)世界相似的水墨擴(kuò)散效果，從而 實(shí)現(xiàn)水墨畫(huà)特色渲染。不過(guò)，基于畫(huà)刷的方法一般需要手工描繪來(lái)準(zhǔn)確地指定畫(huà)刷位置，對(duì) 于缺少繪畫(huà)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的普通用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不一定能很好地實(shí)現(xiàn)。此外，手工描繪的交互方式一 般需要較多的操作時(shí)間，對(duì)于較復(fù)雜的圖像來(lái)說(shuō)使用并不方便。
[0004] 對(duì)此，基于圖像的水墨畫(huà)特色渲染方法能直接根據(jù)真實(shí)圖像來(lái)生成水墨畫(huà)特色渲 染效果，從易用性的角度來(lái)說(shuō)是更具優(yōu)勢(shì)的。但是，由于簡(jiǎn)化了用戶(hù)的操作，渲染過(guò)程中能 夠利用的用戶(hù)信息會(huì)更少，因此利用基于圖像的方法實(shí)現(xiàn)水墨畫(huà)特色渲染也更具挑戰(zhàn)性。 其中，實(shí)現(xiàn)水墨擴(kuò)散的模擬和水墨畫(huà)風(fēng)格的生成是兩個(gè)難點(diǎn)，而目前基于圖像的渲染技術(shù) 還沒(méi)有很好的解決方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種水墨畫(huà)特色渲染技術(shù)，不僅能直接利用真實(shí)圖像產(chǎn)生具 有水墨畫(huà)風(fēng)格的圖像，簡(jiǎn)化渲染過(guò)程中的用戶(hù)操作，提高水墨畫(huà)渲染技術(shù)的效率和易用性， 而且通過(guò)提出一種新的基于圖像的水墨畫(huà)特色擴(kuò)散技術(shù)，產(chǎn)生具有不同抽象程度、擴(kuò)散范 圍和擴(kuò)散模式的水墨擴(kuò)散效果，提高了水墨畫(huà)渲染技術(shù)的可操作性和豐富了水墨畫(huà)的渲染 效果。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： (1) 特征提?。禾崛≡紙D像中物體的主要線條特征和亮度特征，并以此作為水墨畫(huà)特 色擴(kuò)散的輸入； (2) 水墨畫(huà)特色擴(kuò)散：以步驟（1)的主要線條特征和亮度特征為輸入，通過(guò)求解一個(gè)加 權(quán)最小二乘公式，把物體主要形狀位置的像素值信息傳播到其鄰近區(qū)域，從而產(chǎn)生水墨畫(huà) 特色擴(kuò)散的效果； (3) 宣紙背景生成：在渲染圖像中產(chǎn)生具有宣紙紋理特點(diǎn)的圖像背景； (4) 圖像合成：把步驟（3)中生成的宣紙背景與步驟（2)中的水墨畫(huà)擴(kuò)散效果進(jìn)行合 成，得到最終的水墨畫(huà)特色渲染圖像。
[0007] 上述技術(shù)方案中，所述步驟（1)特征提取具體步驟如下： (1-1)把原始圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到CIELAB顏色空間，使得圖像由一個(gè)亮度通道 和兩個(gè)顏色通道組成； (1-2)用邊緣保持平滑濾波器對(duì)亮度通道進(jìn)行平滑處理，平滑結(jié)果為圖像亮度特征； (1-3)用邊緣檢測(cè)器對(duì)經(jīng)邊緣保持平滑處理后的亮度通道進(jìn)行邊緣提取，得到原始圖 像的主要線條特征。
[0008] 所述步驟（2)水墨畫(huà)特色擴(kuò)散的具體步驟如下： (2-1)以原始圖像的主要線條特征作為水墨特色擴(kuò)散的初始值R ; (2-2)以提取的圖像亮度特征作為水墨畫(huà)特色擴(kuò)散的導(dǎo)向特征G,以在不同的局部區(qū)域 產(chǎn)生不同的擴(kuò)散效果； (2-3)通過(guò)求解以下的加權(quán)最小二乘公式產(chǎn)生具有水墨畫(huà)特色擴(kuò)散效果的圖像P :

【權(quán)利要求】
1. 一種水墨畫(huà)特色渲染方法，其特征在于包含以下步驟： 特征提取：提取原始圖像中物體的主要線條特征和亮度特征，并以此作為水墨畫(huà)特色 擴(kuò)散的輸入； 水墨畫(huà)特色擴(kuò)散：以步驟（1)的主要線條特征和亮度特征為輸入，通過(guò)求解一個(gè)加權(quán) 最小二乘公式，把物體主要形狀位置的像素值信息傳播到其鄰近區(qū)域，從而產(chǎn)生水墨畫(huà)特 色擴(kuò)散的效果； 宣紙背景生成：在渲染圖像中產(chǎn)生具有宣紙紋理特點(diǎn)的圖像背景； 圖像合成：把步驟（3)中生成的宣紙背景與步驟（2)中的水墨畫(huà)擴(kuò)散效果進(jìn)行合成，得 到最終的水墨畫(huà)特色渲染圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要1所述的水墨畫(huà)特色渲染方法，其特征在于所述步驟（1)特征提取具體 步驟如下： (1-1)把原始圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到CIELAB顏色空間，使得圖像由一個(gè)亮度通道 和兩個(gè)顏色通道組成； (1-2)用邊緣保持平滑濾波器對(duì)亮度通道進(jìn)行平滑處理，平滑結(jié)果為圖像亮度特征； (1-3)用邊緣檢測(cè)器對(duì)經(jīng)邊緣保持平滑處理后的亮度通道進(jìn)行邊緣提取，得到原始圖 像的主要線條特征。
3. 根據(jù)權(quán)利要1所述的水墨畫(huà)特色渲染方法，其特征在于所述步驟（2)水墨畫(huà)特色擴(kuò) 散的具體步驟如下： (2-1)以原始圖像的主要線條特征作為水墨特色擴(kuò)散的初始值 IJ 11 ; (2-2)以提取的圖像亮度特征作為水墨畫(huà)特色擴(kuò)散的導(dǎo)向特征G; (2-3)通過(guò)求解以下的加權(quán)最小二乘公式產(chǎn)生具有水墨畫(huà)特色擴(kuò)散效果的圖像P:
其中：符號(hào)_ρ 代表P為使泛函Mpp得最小值時(shí)的函數(shù)，z代表空 間域,W(Z)代表像素點(diǎn)對(duì)圖像輸出的影響程度,其取值范圍是O到I,P(Z)代表輸出的水墨 畫(huà)特色擴(kuò)散效果圖像，RC+ζ)代表輸入的水墨特色擴(kuò)散的初始值，符號(hào)和廷分別代表函數(shù) dxdy P對(duì)X和對(duì)y方向的偏導(dǎo)數(shù)，符號(hào)1-- #分別代表函數(shù)G對(duì)X和對(duì)y方向的偏導(dǎo)數(shù)，參數(shù)e取 OX OV 一個(gè)小的且不為零的數(shù)，其典型取值為0. 0001，用來(lái)避免分母為O的情況，參數(shù)λ為正數(shù)，用 來(lái)平衡光滑項(xiàng)與數(shù)據(jù)項(xiàng)的比例，參數(shù)《的取值范圍一般為[1. 2, 2. 0]。
4. 根據(jù)權(quán)利要1所述的水墨畫(huà)特色渲染方法，其特征在于所述步驟（3)宣紙背景生成 的具體步驟如下： (3-1)獲取具有宣紙紋理特點(diǎn)的宣紙紋理圖像，把該圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到CIELAB顏色空間，得到宣紙紋理圖像由一個(gè)亮度通道和兩個(gè)顏色通道組成； (3-2)用邊緣保持平滑濾波器對(duì)宣紙紋理圖像的亮度通道進(jìn)行平滑處理，平滑結(jié)果為 宣紙紋理圖像的亮度圖層； (3-3)用宣紙紋理圖像的亮度通道減去亮度圖層，即得到具有宣紙紋理細(xì)節(jié)的宣紙背 景圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要1所述的水墨畫(huà)特色渲染方法，其特征在于所述步驟（4)圖像合成的具 體步驟如下： (4-1)用具有水墨畫(huà)特色擴(kuò)散效果的圖像P和宣紙背景圖像相加，得到合成圖像的亮 度通道； (4-2)把宣紙紋理圖像的兩個(gè)顏色通道作為合成圖像的在CIELAB顏色空間的顏色通 道； (4-3 )把合成圖像的顏色通道與亮度通道進(jìn)行疊加，得到合成圖像在CIELAB顏色空間 的渲染輸出； (4-4)把CIELAB顏色空間的結(jié)果轉(zhuǎn)換為RGB空間，得到最終的水墨畫(huà)特色渲染圖像。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104463847SQ201410614969
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】梁凌宇, 金連文 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)