[发明专利]一种基于非真实感的艺术插画效果绘制方法

说明书

技术领域：

本发明公开了一种基于非真实感的艺术插画效果绘制方法，涉及计算机图形图像处理中艺术插画效果的模拟仿真绘制方法，属信息技术领域。

背景技术：

非真实感绘制(NPR:Non Photorealistic Rendering)建立在人类感知的基础上，结合了艺术的绘画规则与科学的技术方法，利用计算机生成具有手绘风格的图形，主要在于表现图形的艺术特质、模拟艺术作品，并且在自然艺术风格的模拟，图像信息的增强，动画的生成，数据的艺术表现以及医学、建筑学、教育学等方面都发挥着越来越重要的作用。此外，NPR适应图像内容，忽略次要细节，有效地将用户的注意力吸引到关键部分；能节省大量的人力、物力和时间来完成动画的制作、艺术效果的生成过程，在影视作品、景点漫游、广告宣传、游戏娱乐等领域中，扮演着越来越重要的角色。

非真实感绘制技术侧重模拟具有各种不同风格的艺术作品，如水彩画、钢笔画、铅笔画、抽象画等风格作品，现实中具有的艺术风格作品举不胜举，利用计算机仿真具有彩色的艺术插画风格作品，是非真实感绘制效果的有益补充，是非真实感艺术特质模拟的一项重要技术。在公知的技术中，刘英芹（<山东师范大学硕士论文，2010>）采用图像分割技术将静态图像渲染为卡通风格的艺术效果；韩波（<西安科技大学硕士论文，2011>）对非真实感的色彩传输进行了研究，提出了颜色传输效果评价指标；康丽锋（<辽宁师范大学硕士论文，2009>）将输入的二维静态图像处理为具有水彩风格的艺术效果图像；赵彬如（<电子科技大学硕士论文，2009>）基于光照明模型实现了卡通风格和黑白钢笔风格化的非真实感效果，采用轮廓提取、描影和纹理合成方法实现了单色的树形躯干；艾立超（<华南理工大学硕士论文，2010>）设计了卡通风格艺术风格渲染系统；牛晓东（<四川师范大学硕士论文，2011>）设计了水墨画风格的绘制系统；钱文华（<云南大学博士论文，2010>）设计了铅笔画、流体艺术风格的渲染系统；黄华等（<计算机学报>，2009，32（10）：2023-2030）实现了实时的素描风格化艺术效果；肖甫等（<中国图像图形学报>，2009，14（4）：738-744）模拟生成了线条波动感的非真实感艺术图像，构成可漫游的艺术感虚拟环境；闵峰等（<中国图像图形学报>，2009，32（8）：1595-1602）采用与或图生成具有多种风格的肖像画艺术效果；胡事民等（<专利CN200810114120.9>，2008）基于水流结构图模拟画家作画的规则，自动生成中国水墨画；黄华等（<专利CN200910023002.1>，2009）根据素描以及人眼视觉的特点，生成素描风格化的艺术效果；李云夕等（<专利CN2001110210312.1>，2011）公开了一种计算机素描画的生成方法及系统；刘皓等（<专利CN200510121488.4>，2005）提出了一种交互式水墨风格实时3D渲染及实时动画渲染方法。

相对公知的计算机非真实感艺术效果模拟方法，本发明在不改变背景图像的情况下，以色调分离和边缘扩展等技术为基础，提出一种基于非真实感的艺术插画效果绘制方法。经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种更符合实际情形，更具有一般性和通用性的基于非真实感的艺术插画效果绘制方法。

本发明以色调分离技术为核心，以产生具有彩色艺术插画效果为出发点，对输入的静态图像进行处理，给出了将输入图像进行数字抠图的方法，提出了以色调分离处理方式模拟插画效果的方法，以及采用形态学膨胀技术进行边缘扩展的方法。

本发明按以下步骤完成：

基于非真实感的艺术插画效果绘制方法工艺流程为：首先，对输入的静态二维图像采用数字抠图的方法对图像进行分割，提取前景图像，对提取的前景图像从RGB彩色图像转换为灰度图像；接着，对灰度图像进行色调分离，在此基础上，通过与阈值的比较调整局部图像的亮度信息，平滑局部边缘；然后，为了得到彩色的艺术效果，将原输入图像的色彩信息采用色彩传递的方法传递到结果图像中；再次，采用DoG滤波器对原输入图像进行滤波处理，求取边缘图像，并基于形态学膨胀处理扩展边缘；最后，将色彩传递的结果图像、边缘扩展图像以及输入原图像的背景图像按系数进行合并，获得最终的艺术插画效果图像；具体步骤如下：

(1)前景图像数字抠图