一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法
2023-05-12 23:49:51
一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法
【專利摘要】本發明涉及一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，首先在HSI色彩空間下，對亮度通道（I）計算輸入圖像的梯度信息，生成一個梯度矢量場，並在亮度通道（I）根據輸入圖像的亮度信息，生成白噪聲圖像；然後，利用輸入圖像當前像素點的矢量信息生成當前像素點的鉛筆濾鏡算子；將濾鏡算子與白噪聲圖像的像素點做卷積運算，得到黑白鉛筆畫草圖；將輸入圖像色彩通道（H、S）的色彩信息添加到黑白鉛筆畫草圖中；進行色彩空間轉化，在RGB色彩空間，生成彩色鉛筆畫草圖；將提取輪廓線的輸入圖像與彩色鉛筆畫草圖進行圖像融合，形成彩色鉛筆畫效果圖。解決了現有繪製方法生成的彩色鉛筆畫草圖色彩失真嚴重、紋理特性不明顯的問題。
【專利說明】一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法。
【背景技術】
[0002]鉛筆畫是一種以鉛筆或固體礦物為色素顏料，在不特定紙上，以明暗面為主，結合線條來表現對象特徵所構成的畫面，能給人以簡潔明快、自然流暢的感覺。
[0003]彩色鉛筆畫的效果圖不僅能夠保留黑白鉛筆畫的紋理特性，同時可以藉助於不同的色彩來增強其藝術表現力，然而手工鉛筆畫繪製技術存在著各種各樣的缺點，並不能夠輕易的被人們掌握，因此，用計算機來模擬生成具有鉛筆畫藝術效果的圖片具有重要的應用和娛樂價值。
[0004]目前，可以應用的彩色鉛筆畫生成軟體相對較少，常見的有國外專用軟體Photoshop等，但是這些軟體處理的自動化程度較低、色彩失真嚴重，鉛筆紋理特性不明顯，最終效果不理想。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，用以解決現有繪製方法生成的彩色鉛筆畫草圖色彩失真嚴重、紋理特性不明顯的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明的方案是:一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，步驟如下:
[0007](I)將輸入圖像由RGB色彩空間轉換到HSI色彩空間；
[0008](2)在HSI色彩空間下，對亮度通道(I)計算輸入圖像的梯度信息(Gx，Gy)，生成一個梯度矢量場V，並在亮度通道(I)根據輸入圖像的亮度信息，生成白噪聲圖像N ；
[0009](3)根據步驟(2)中得到的梯度矢量場V，利用輸入圖像當前像素點的矢量信息V(i，j)生成當前像素點的鉛筆濾鏡算子Pencil (i，j)；
[0010](4)將步驟(3)中得到的濾鏡算子Pencil (i，j)與步驟(2)中得到的白噪聲圖像的像素點N (i，j)做卷積運算，生成新的像素值，得到黑白鉛筆畫草圖；
[0011](5)在HSI色彩空間下，將輸入圖像色彩通道(H、S)的色彩信息添加到步驟(4)中的黑白鉛筆畫草圖中；
[0012](6)將輸入圖像由HSI色彩空間轉換到RGB色彩空間，生成彩色鉛筆畫草圖；
[0013](7)將提取過輪廓線的輸入圖像與步驟(6)中生成的彩色鉛筆畫草圖進行圖像融合，形成彩色鉛筆畫效果圖。
[0014]所述步驟(3)中，生成鉛筆濾鏡算子Pencil (i, j)的方法步驟如下:
[0015](I)由輸入圖像當前像素點的矢量信息V(i，j)計算出矢量的模|V(i，j) I和方向角Θ，|v(i，j)|即為筆刷的長度；
[0016](2)確定鉛筆濾鏡的尺寸為 2|V(i，j) I*sin0 X2|v(i，j) |*COS0 ；
[0017](3)計算濾鏡中每個點到濾鏡中心點的距離r ；[0018](4)計算濾鏡中每個點到傾角為Θ的方向線的距離d;
[0019](5)設筆刷寬度D，如果d>D，則當前位置的濾鏡算子Pencil (i, j) =0 ；否則Pencil (i，j)=D-d，其中，D由系統預置默認值提供，或由用戶自定義。
[0020]所述步驟(2)中生成白噪聲圖像的方法為:首先生成一個[0，I]之間的隨機數
P，並令
【權利要求】
1.一種二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，其特徵在於，步驟如下: (1)將輸入圖像由RGB色彩空間轉換到HSI色彩空間； (2)在HSI色彩空間下，對亮度通道(I)計算輸入圖像的梯度信息(Gx，Gy),生成一個梯度矢量場V，並在亮度通道(I)根據輸入圖像的亮度信息，生成白噪聲圖像N ； (3)根據步驟(2)中得到的梯度矢量場V，利用輸入圖像當前像素點的矢量信息V(i,j)生成當前像素點的鉛筆濾鏡算子Pencil (i，j)； (4)將步驟(3)中得到的濾鏡算子Pencil(i，j)與步驟(2)中得到的白噪聲圖像的像素點N (i，j)做卷積運算，生成新的像素值，得到黑白鉛筆畫草圖； (5)在HSI色彩空間下，將輸入圖像色彩通道(H、S)的色彩信息添加到步驟(4)中的黑白鉛筆畫草圖中； (6)將輸入圖像由HSI色彩空間轉換到RGB色彩空間，生成彩色鉛筆畫草圖； (7)將提取過輪廓線的輸入圖像與步驟(6)中生成的彩色鉛筆畫草圖進行圖像融合，形成彩色鉛筆畫效果圖。
2.根據權利要求1所述的二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，其特徵在於，步驟(3)中，生成鉛筆濾鏡算子Pencil (i, j)的方法步驟如下: (1)由輸入圖像當前像素點的矢量信息V(i，j)計算出矢量的模|V(i，j)I和方向角Θ，|v(i, j)即為筆刷的長度； (2)確定鉛筆濾鏡的尺寸 為2|V(i，j) *sin0 X2|V(i, j) *cos Θ ； (3)計算濾鏡中每個點到濾鏡中心點的距離r； (4)計算濾鏡中每個點到傾角為Θ的方向線的距離d; (5)設筆刷寬度D，如果d>D，則當前位置的濾鏡算子Pencil(i, j) =O ；否則Pencil (i，j)=D-d，其中，D由系統預置默認值提供，或由用戶自定義。
3.根據權利要求1所述的二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，其特徵在於，步驟(2)中生成
(1、白噪聲圖像的方法為:首先生成一個[0，I]之間的隨機數P，並令r = h ，如果T>p，則
I 255 J
4puP /J>r,Pe[ftl]將當前像素點的像素值置為255 ;否則，保留原像素值不變，即:MU) =
255 otherwise ，
(I 彳其中，N(i，j)為白噪聲圖像的像素點，:T = h - ke [0，I]，k為白噪聲密度係數，Iinput
V O )為輸入圖像的原始像素值。
4.根據權利要求1所述的二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，其特徵在於，採用改進的Kirsch算子提取輸入圖像的輪廓線信息I_ ，其中，1^mour= Impin ? Ki , Ki=U^Ki, i=0,……，7，μ e (O, I] ,Ki為某個方向的Kirsch卷積核，μ為一個控制輪廓粗細程度的比例係數。
5.根據權利要求4所述的二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，其特徵在於，步驟(7)中進行圖像融合的公式為Iratput= (l_c)*Isketc;h+c*I_t.，其中，c為圖像融合比例係數，Isketeh為彩色鉛筆畫草圖的像素信息，Icontour為輸入圖像的輪廓線信息。
6. 根據權利要求2所述的二維彩色鉛筆畫自動繪製方法，其特徵在於，計算矢量的模|V(i，j)l 和方向角 θ 的方法為:|V(i, j) |=sqrt(Gx~2+Gy~2), Θ =arctan(Gy/Gx),其中，(Gx, Gy)為輸入圖像的梯度信息。
【文檔編號】G06T11/00GK103489204SQ201310179509
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年5月15日 優先權日:2013年5月15日
【發明者】謝黨恩, 張志立, 張玲, 馮戰申 申請人:許昌學院