一種自動生成水墨山水畫圖像的方法
2023-10-11 01:21:04
專利名稱：一種自動生成水墨山水畫圖像的方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機圖像生成方法，具體地說是一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，屬於計算機圖像處理技術領域。
背景技術：
利用計算機生成各種美術風格的圖像是計算機圖形圖像領域的一個研究熱點，藝術風格圖像的自動生成技術在動畫製作、遊戲開發、數字美術創作和影視特效方面具有廣泛的應用，可以大大減輕手工繪製的勞動強度，提高動畫製作效率，同時可以任意調整繪製風格，快速生成所需要的各種藝術效果。水墨畫是繪畫的一種形式，更多時候，被視為中國傳統繪畫，也就是國畫的代表。 在水墨動畫製作中，由於傳統的中國畫所具有的抽象性和獨特的表現技法以及使用的特殊的繪畫材料，在繪畫過程中無法修改，使得傳統手繪的水墨動畫製作及其複雜、費時。目前， 利用現有動畫軟體來製作水墨動畫也需要大量的人機互動操作，而且其複雜程度並不亞於傳統的手繪工作，同時通過動畫軟體製作的水墨畫效果也不理想。
發明內容
針對上述不足，本發明提供了一種自動生成山墨山水畫圖像的方法，其不僅效果逼真，而且生成速度快、製作效率高。本發明解決其技術問題採取的技術方案是一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，基於畫家的經驗並模擬畫家真實的繪畫過程，其特徵是，包括以下步驟1)選擇「鉤」、「皴」、「點」筆法的筆觸紋理風格；2)從筆觸紋理資料庫中提取所選擇的筆觸紋理樣本；3)建立三維場景中的模型，並提取其特徵線；4)根據選擇的「鉤」紋理樣本生成「鉤」圖像；5)根據選擇的「皴」紋理樣本生成「皴」圖像；6)渲染模型灰度圖，根據灰度圖生成「染」圖像；7)根據「點」筆觸紋理樣本生成「點」圖像；8)將所述的「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像疊加融合生成最終水墨山水畫圖像。所述筆觸紋理資料庫包括現有的筆觸紋理資料庫或新建立的筆觸紋理資料庫。所述筆觸紋理資料庫的建立過程包括以下步驟建立資料庫；根據畫家真實繪畫手稿的「鉤」、「皴」、「點」筆法採集各種風格筆觸紋理；將採集到的筆觸紋理掃描成數字圖片，製作為繪製樣本；將繪製樣本存儲到資料庫中。所述特徵線包括輪廓線和山體褶皺線，所述輪廓線是由模型上的一系列多邊形的邊組成，所述山體褶皺線是由模型上的一系列處於山體表面凹面並近似平行於視線的多邊形的邊組成。所述生成「鉤」圖像的具體步驟首先將三維特徵線線條投影到投影平面，然後採用紋理映射的方法將選擇的「鉤」筆法筆觸紋理繪製樣本映射到特徵線上，從而生成「鉤」圖像。所述生成「皴」圖像的具體步驟首先採用紋理合成的方法，將「皴」筆觸紋理繪製樣本合成一幅略大於山體外輪廓的圖像，然後將合成後的圖像複製到投影平面山體區域內並進行圖像裁剪，從而生成「皴」圖像。所述生成「染」圖像的具體步驟首先將三維場景中的模型渲染成灰度圖，然後將該灰度圖進行分色處理，從而生成「染」圖像。所述生成「點」圖像的具體步驟首先在特徵線附近隨機生成位置點，然後將「點」 筆觸紋理繪製樣本映射到所述位置點的位置，從而生成「點」圖像。所述將「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像疊加融合生成最終水墨山水畫圖像的過程為首先將生成的「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像進行反相處理，然後採用像素減法依次進行疊加；最後將疊加後的圖像再進行反相處理得到最終水墨山水畫圖像。傳統的水墨山水畫的繪畫過程包括「鉤」、「皴」、「染」、「點」、四個步驟。「勾」是用線條畫出山石的輪廓和形狀；「皴」是按照山石的表面特點用各種線條或點畫出巖石的結構和紋理；「染」是以淡墨大筆畫出山石的陰暗面；「點」則是山水的裝飾，是在山體上利用近似圓形或三角形的點來表現山間的草木和苔點。本發明根據畫家真實作畫的過程，將水墨山水畫的生成過程分為「鉤」、「皴」、「染」、「點」四個步驟，利用計算機軟體模擬這四個步驟分別生成一幅圖像，然後將生成的四個圖像融合成一幅圖像，便得到了最終水墨山水畫圖像。本發明的有益效果是本發明基於畫家的經驗並模擬畫家真實的繪畫過程，通過將建好的三維場景模型繪製成用戶指定藝術風格的水墨畫圖像，不僅效果逼真，而且生成速度快、製作效率高。本發明可應用在水墨數字動畫的製作中，有效的提高了動畫製作效率，大大地降低了製作成本。
下面結合附圖對本發明作進一步說明圖1是本發明實施例的實施流程示意圖；圖2是本發明所述筆觸紋理數據的建立流程示意圖。
具體實施例方式傳統的水墨山水畫的繪畫過程包括「鉤」、「皴」、「染」、「點」、四個步驟。「勾」是用線條畫出山石的輪廓和形狀；「皴」是按照山石的表面特點用各種線條或點畫出巖石的結構和紋理；「染」是以淡墨大筆畫出山石的陰暗面；「點」則是山水的裝飾，是在山體上利用近似圓形或三角形的點來表現山間的草木和苔點。本發明根據畫家真實作畫的過程，將水墨山水畫的生成過程分為「鉤」、「皴」、「染」、「點」四個步驟，利用計算機軟體模擬這四個步驟分別生成一幅圖像，然後將生成的四個圖像融合成一幅圖像，便得到了最終水墨山水畫圖像。如圖1所示，本發明的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，基於畫家的經驗並模擬畫家真實的繪畫過程，其實施步驟如下
1)選擇「鉤」、「皴」、「點」筆法的筆觸紋理風格。2)從筆觸紋理資料庫中提取所選擇的筆觸紋理樣本。3)建立三維場景中的模型，並提取其特徵線，所述特徵線包括輪廓線和山體褶皺線，所述輪廓線是由模型上的一系列多邊形的邊組成，所述山體褶皺線是由模型上的一系列處於山體表面凹面並近似平行於視線的多邊形的邊組成。4)根據選擇的「鉤」紋理樣本生成「鉤」圖像，所述生成「鉤」圖像的具體步驟為 首先將三維特徵線線條投影到投影平面，然後採用紋理映射的方法將選擇的「鉤」筆法筆觸紋理繪製樣本映射到特徵線上，從而生成「鉤」圖像。5)根據選擇的「皴」紋理樣本生成「皴」圖像，所述生成「皴」圖像的具體步驟為 首先採用紋理合成的方法，將「皴」筆觸紋理繪製樣本合成一幅略大於山體外輪廓的圖像， 然後將合成後的圖像複製到投影平面山體區域內並進行圖像裁剪，將山體輪廓外的圖像剪掉，從而生成「皴」圖像。6)渲染模型灰度圖並根據灰度圖生成「染」圖像，所述生成「染」圖像的具體步驟為首先將三維場景中的模型渲染成灰度圖，然後將該灰度圖進行分色處理，從而生成「染」 圖像。7)根據「點」筆觸紋理樣本生成「點」圖像，所述生成「點」圖像的具體步驟為首先在特徵線附近隨機生成位置點，然後將「點」筆觸紋理繪製樣本映射到所述位置點的位置， 從而生成「點」圖像。8)將所述的「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像疊加融合生成最終水墨山水畫圖像， 該過程為首先將生成的「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像進行反相處理，然後將被疊加的圖像的像素值加上疊加圖像的像素值；最後將疊加後的圖像再進行反相處理得到最終水墨山水畫圖像。由於在水墨山水畫中，一般畫家將距離較遠的山繪製的顏色較淡，也比較模糊， 距離較近的山顏色較深，筆觸較清楚，因此，融合生成的最終水墨山水畫圖像可根據其與視點的距離對圖像進行顏色的變淡處理和模糊處理。在調整顏色濃淡時，先將圖像對比度降低，然後將像素值整體增大。上述實施例中，所述筆觸紋理資料庫即可以採用現有的筆觸紋理資料庫，也可以通過採集各種風格筆觸紋理進行建立筆觸紋理資料庫。如圖2所示，所述筆觸紋理資料庫的建立過程包括以下步驟首先建立資料庫；其次根據畫家真實繪畫手稿的「鉤」、「皴」、 「點」筆法採集各種風格筆觸紋理；然後將採集到的筆觸紋理掃描成數字圖片，製作為繪製樣本；最後將繪製樣本存儲到資料庫中。
權利要求
1.一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，包括以下步驟1)選擇「鉤」、「皴」、「點」筆法的筆觸紋理風格；2)從筆觸紋理資料庫中提取所選擇的筆觸紋理樣本；3)建立三維場景中的模型，並提取其特徵線；4)根據選擇的「鉤」紋理樣本生成「鉤」圖像；5)根據選擇的「皴」紋理樣本生成「皴」圖像；6)渲染模型灰度圖，根據灰度圖生成「染」圖像；7)根據「點」筆觸紋理樣本生成「點」圖像；8)將所述的「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像疊加融合生成最終水墨山水畫圖像。
2.根據權利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述筆觸紋理資料庫包括現有的筆觸紋理資料庫或新建立的筆觸紋理資料庫。
3.根據權利要求2所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述筆觸紋理資料庫的建立過程包括以下步驟建立資料庫；根據畫家真實繪畫手稿的「鉤」、「皴」、「點」筆法採集各種風格筆觸紋理；將採集到的筆觸紋理掃描成數字圖片，製作為繪製樣本；將繪製樣本存儲到資料庫中。
4.根據權利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述特徵線包括輪廓線和山體褶皺線，所述輪廓線是由模型上的一系列多邊形的邊組成，所述山體褶皺線是由模型上的一系列處於山體表面凹面並近似平行於視線的多邊形的邊組成。
5.根據權利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述生成 「鉤」圖像的具體步驟首先將三維特徵線線條投影到投影平面，然後採用紋理映射的方法將選擇的「鉤」筆法筆觸紋理繪製樣本映射到特徵線上，從而生成「鉤」圖像。
6.根據權利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述生成 「皴」圖像的具體步驟首先採用紋理合成的方法，將「皴」筆觸紋理繪製樣本合成一幅略大於山體外輪廓的圖像，然後將合成後的圖像複製到投影平面山體區域內並進行圖像裁剪， 從而生成「皴」圖像。
7.根據權利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述生成 「染」圖像的具體步驟首先將三維場景中的模型渲染成灰度圖，然後將該灰度圖進行分色處理，從而生成「染」圖像。
8.根據權利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述生成 「點」圖像的具體步驟首先在特徵線附近隨機生成位置點，然後將「點」筆觸紋理繪製樣本映射到所述位置點的位置，從而生成「點」圖像。
9.根據權利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特徵是，所述將 「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像疊加融合生成最終水墨山水畫圖像的過程為首先將生成的「鉤」、「皴」、「染」、「點」四幅圖像進行反相處理，然後採用像素減法依次進行疊加；最後將疊加後的圖像再進行反相處理得到最終水墨山水畫圖像。
全文摘要
一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，屬於計算機圖像處理技術領域，其根據畫家真實作畫的過程，將水墨山水畫的生成過程分為「鉤」、「皴」、「染」、「點」四個步驟，利用計算機軟體模擬這四個步驟分別生成一幅圖像，然後將生成的四個圖像融合成一幅圖像，便得到了最終水墨山水畫圖像。本發明基於畫家的經驗並模擬畫家真實的繪畫過程，通過將建好的三維場景模型繪製成用戶指定藝術風格的水墨畫圖像，不僅效果逼真，而且生成速度快、製作效率高。本發明可應用在水墨數字動畫的製作中，有效的提高了動畫製作效率，大大地降低了製作成本。
文檔編號G06T13/60GK102496180SQ201110418898
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者李大錦 申請人:李大錦