[发明专利]用于生成数字图片的方法、装置和计算机可读介质

说明书

技术领域

实施例涉及计算机图形学和科学可视化领域。通过示例的方式，实施例涉及三维（3D）物体曲线的提取、基于所提取的曲线说明3D物体的数字图片的生成和用于表达3D物体的程式化动画等的方法。

背景技术

计算机图形学已经成为科学、艺术和通信的流行媒介。它一直被定义成制作逼真图像的探索。在该领域中的研究已非常成功。现在计算机可以生成如此逼真到你不能将它们与照片区分开的图像。然而，在许多方面，不逼真的图像会更有效和更可用。经验显示，如此频繁地，相同场景的艺术性绘图或绘画被证实比照片在通信中更有效而且在视觉体验中更令人满意。这主要是因为各种艺术形式的自然性的缺少。在机械手册和医学课本中可以发现更多的例子,在其中图示代替照片被广泛用于探索复杂的结构和形状的内部。在“尽可能详细的同时尽可能简单”的法则下，传统的描述在通信中特别有效。同样已知的是，相对于照片，非照片般逼真（non-photorealistic）的图像具有许多优点，例如，把注意力集中在形状的具体特征的同时省略无关的细节，揭露细微的属性和隐藏的部分，以独特风格的选择来阐明复杂的场景，和简化形状以防止视觉超载等。近年来在非照片般逼真的绘制领域已进行大量研究。

作为传统艺术和图示的最重要技术之一，线条画（line drawing）可以以高度概括和相对简洁的方式表达大量信息。计算机生成的线条画在计算机图形学初期就已经发展。作为非照片般逼真绘制技术发展的结果，它在近年来极大地发展。

受到传统线条画在通信中的有效性和感性经验的美感的启发，在3D物体形状的计算机生成线条画中进行了广泛研究。Appel提出用于在物体空间中轮廓（silhouette）和锐利特征的提取和在图像空间中绘制的方法（“The notion of quantitative invisibility and the machine rendering of solids”在Proceedings of the 1967 22^nd national conference）。Gooch等人介绍了交互技术图示系统（“Interactive technical illustration”在Proceedings of the 1999 symposium on Interactive 3D graphics）。Hertzmann和Zorin提出自动在光滑表面上提取轮廓和生成线条画的算法（“Illustrating smooth surfaces”在Proceedings of Siggraph 2000）。为了表达3D形状内部的结构和复杂性，Kalnins等人提出在他们的WYSIWYG NPR绘图系统中绘制褶皱（crease）的方法（“WYSIWYG NPR:Drawing strokes directly on 3d models”在Proceedings of Siggraph 2002），而且Interrante等人使用脊和谷线以加强透明皮肤表面（“Enhancing transparent skin surfaces with ridge and valley lines”在IEEE Visualization 1995）。Wilson和Ma描述了使用以笔墨（pen-and-ink）形式的线条画表达几何复杂性的方法（“Representing complexity in computer-generated pen-and-ink illustrations”在Proceedings of NPAR 2004）。Ni等人关注于来自3D网格的多尺度线条画，并且提出视点依赖地控制在计算机生成的线条画中描述的形状特征的尺寸（“Multi-scale line drawing from 3D meshes”在Proceedings of the 2006 symposium on Interactive 3D graphics）。