专利名称：云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形学中非真实感绘制，特别是一种云南重彩画的艺术风格的 数字模拟和合成，属非真实感图形绘制技术领域。
背景技术：
随着非真实感图形绘制技术研究的不断深化，国内外对各种艺术风格的数字化模 拟做了很多尝试，其中对西方绘画风格的数字化模拟研究较多，如油画、水粉画、钢笔画、铅 笔画的数字化模拟。对具有中国艺术风格的数字模拟的研究开展的还不多，国内主要有浙 江大学、天津大学、微软亚洲研究院等不多的机构开展过中国山水画、书法、剪纸等中国传 统艺术风格数字模拟的研究。(1)中国山水画的风格化绘制用计算机手段进行中国山水画数字模拟已有很多 文献报道。Strassmarm提出模拟水墨画的毛笔模型，Kunii等人和Zhang等人提出了墨水 扩散效果模型，Lee提出了一个墨水与宣纸融合的模型，Way等人等通过将具有国画风格的 线条纹理用于岩石和树木的绘制渲染方面，从而能够得到具有国画风格的绘制景观。Zhang 等在GPU上实现了一个对3D山峦模型进行实时水墨效果绘制的系统，Sun等提出了以纹理 合成为基础的山水画系统仿真绘制算法，该算法首先勾勒出山石轮廓，再用纹理合成对轮 廓内部加以渲染填充。(2)中国书法的计算机模拟书法是汉字的书写艺术，是我国传统艺术的瑰宝。近 年来，很多研究者对书法的计算机模拟进行了研究，主要集中在虚拟毛笔模型和墨在宣纸 上扩散效果的实时绘制研究。虚拟毛笔的研究已经有多位研究者提出数十种虚拟毛笔模 型，王钲旋等开发了一个计算机书法系统，利用样条曲线插值采样的方法控制笔刷速度和 墨量；于金辉等用散点集合模拟毛笔的笔触，形成不同的笔触效果；Wong等以椭圆作为笔 触模型，模拟了不同笔触效果。墨扩散模拟方面的研究，Guo等构造纤维网格宣纸模型，模 拟了墨扩散效果；Huang等综合考虑了多种影响因素，离散模拟水墨和纸纤维之间的交互； 石永鑫等以伪布朗运动模拟水墨粒子的运动状态。Nelson等人创建了一个自然地个性化的 数字书法系统，能够绘制高分辨率的、真实的、具有美感的东方字体，同时还能对3D物体进 行东方风格的绘制。Xu等人在他们的论文中提出了一个新颖的智能系统，从已有的书法风 格作品中抽取训练样本对系统进行训练，采用基于约束的类比推理方法自动生成具有美感 的中国书法绘画。(3)中国剪纸的计算机模拟剪纸是我国历史悠久的传统民间艺术之一，主要通 过镂空而形成颜色对比和物体连接来刻画形象。张显全等人在二维平面上实现了计算机辅 助生成剪纸形象。他们首先对剪纸图案做分析，将图案划分成不同的细节区域，然后针对每 个区域研究如何构造参数控制的样条曲线表示，最后将这些区域组合起来得到最后的剪纸 图案。Peng等人用图像方法完成了一个生成剪纸的CAD系统。作者通过交互式接口将剪纸 图案分解成不同的基本单元图案，并存放在剪纸图案数据库中。构造新的剪纸图案的时候， 只需要从数据库中选取或由用户提供一个轮廓信息，然后从剪纸数据库中选择不同的剪纸图案，将这些图案按照一定的顺序进行组合，以得到新的剪纸图案。Liu等人采用图像处理 的方法对中国传统的对称剪纸图案进行模拟。李岩提出了三维剪纸图形这一艺术形式并完 成了一个三维剪纸图形的编辑系统。三维剪纸图形是用二维剪纸图案装饰的具备二维剪纸 特征的三维几何模型，其建模是指用参数控制的矢量几何图案来表示剪纸特征图案，并通 过网格模型的表面编辑方法解决二维剪纸图案在三维网格模型表面映射问题。Xu等人通过 多层阈值处理方法从图片中设计出剪纸图案，进行轮廓增强突出效果，并结合简单的几何 图形和传统中国剪纸纹样进行剪纸图案的合成，通过布尔操作将这些图形元素合并在一起 并保证相互连通，他们提出的方法适合于计算机外部设备的剪纸生产。(4)中国京剧脸谱的数字模拟和合成蔡飞龙等人提出一个京剧脸谱的分析与合 成系统。首先分析手工绘制京剧脸谱的结构以及构成脸谱的纹样，包括眉纹、眼窝纹、嘴角 纹等，并用Bezier曲线构造出它们的矢量化纹样库。接着在合成脸谱阶段，可根据创作需 要对各个纹样按层进行组合得到新的京剧脸谱图案。该系统还提供一系列变形工具供用户 对脸谱纹样进行编辑修改，包括直接调控纹样形状、同类独立纹样之间变形，以及不同层纹 样形状的关联调控，从而生成更多的、富有变化的京剧脸谱图案。与手工绘制京剧脸谱相 比，该系统可以用更灵活多变的方式，简单快捷地生成各种复杂的京剧脸谱。综上所述，随着科学文化技术和经济的不断发展，非真实感绘制技术的研究越来 越多的受到各国学者的关注，研究对象非常广泛，研究成果的应用涉及到数字娱乐、影视制 作等多方面，对国民经济的贡献越来越大。云南重彩画是上世纪80年代初由丁绍光、刘绍荟、蒋铁峰等一批云南画家研创 的。画作融合了东西方古典艺术和现代艺术的特色，色彩瑰丽，线条充满了音乐的旋律，构 图饱满、造型严谨、肌理新颖和谐、笔墨色彩厚重，具有较强的美感和装饰性，具有极强的透 视感。内容大多反映云南优美的自然风光、少数民族风情和历史文化，具有浓郁的民族地方 特色，该画派在国内外享有盛名。云南重彩画作为在国内外享有盛誉的画派，其装饰性和审美性非常值得开展风格 化研究。但到目前为止，除云南大学外还没有其他机构对其展开系统研究，云南重彩画艺术 风格的数字化模拟和合成研究还没有见到报道。因此本发明对该流派展开研究，使其成为 当前非真实感绘制技术研究的重要补充。
发明内容
本发明的目的在于发明一种云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，设计并 实现云南重彩画非真实感绘制系统，为用户提供一个方便、易于操作的用户接口，让用户自 己创作云南重彩画，实现重彩画仿真绘制工作。本发明系统主要由三个模块构成云南重彩画基本图形元素库的建立和管理模 块，基于图形元素库的云南重彩画白描图绘制模块和基于云南重彩画白描图的着色渲染模 块。基本图形元素库用来提供前景白描图绘制的元素，如头发、脸型、躯干等。云南重彩画 白描图绘制模块可以从图形元素库中挑选合适的图形元素进行组合而生产云南重彩画白 描图。为了让各个图形元素协调搭配，系统提供对图形元素的基本操作，如平移、选择、缩放 等，同时还可以对图形元素的形状进行修改。基于云南重彩画白描图的着色渲染模块负责 对白描图着色，着色效果能够体现出重彩画原图中的纹理特征和颜色特征，另外还实现了一些云南重彩画特有的特征模拟，如人物边缘空心感、背景融合等。(一 )云南重彩画图形元素的提取和图形元素库的管理模块我们通过观察大量的云南重彩画，发现云南重彩画具有线条画特点。由于其中的 人物与真实世界中的人物在形体上差距很大，具有独特的造型特征，直接从真实照片中的 人物得到具有重彩画原图特点的人物具有一定的困难，我们通过提取重彩画原图中的一些 基本图形元素，将其进行调整运用于人物造型中，以达到模仿重彩画线条画性质的效果。我们设计了图形元素提取模块来实现对云南重彩画图形元素的收集。通过在重彩 画原图中添加控制点进行插值描边的方式收集重彩画原图中的基本图形元素，如人脸部轮 廓，头发线条等，并将这些图形元素存储到图形元素库中进行分级分类别管理。这一模块中主要采用的技术手段有(1)基数样条曲线拟合我们采用基数样条曲线拟合的方法对控制点进行曲线拟合。基数样条曲线由满足 C连续的样条曲线拼接得到，其中基数三次样条曲线使用较多。我们选择张力参数使基数样 条平滑地穿过每一个控制点，不要出现锐角和突变。为了让曲线过第一个和最后一个控制 点，可以将第一个和最后一个控制点用两次，这样就可以实现所有控制点的插值。(2)图形元素的管理机制在图形元素库中，我们对图形元素实施分类分级管理措施，采用段式和页式两级 管理模式，页式管理按照图形元素不同类别建立不同的页，页的名称可以自己定义以方便 使用，如FaCe、Arm和Body等；每个页又可分为不同的段，表示每一类图形元素的不同表现 形式，如LeftArm、RightArm，每个段可以折叠或展开，使得管理和使用清晰明了，方便在图 形元素较多时快速查找。(3)图形元素的存取格式在该发明中，添加到图形元素库中的图形元素是按照特定的文件格式来存储的， 采用二进制的方式保存曲线，即每个图形元素保存构成它的曲线数、每条曲线的控制点及 坐标。与保存为图片格式的方法相比，该方法占用较少的硬盘空间，而且读写较快。( 二)云南重彩画白描图的绘制模块该模块主要用于重彩画白描图的模拟绘制，体现重彩画线条画特征。用户使用该 模块可以从图形元素库中选取合适的图形元素进行组合以得到最终的白描图绘制结果。为 便于对所选取的图形元素进行必要的修改，提供了选择、平移、缩放、旋转等方法对图形元 素进行修改，以适应不同的应用场合。这一模块主要采用的技术有(1)图形元素的修改由于图形元素保存到库中时保存的是各曲线控制点的信息，使得能够对从图形 元素库中选择的图形元素进行添加、删除控制点和曲线的操作，也可以通过移动控制点的 位置修改曲线形状，另外还可以对图形元素整体进行放大，缩小，旋转和移动等几何变换操 作。(2)图层的实现考虑到在白描图的绘制过程中需要添加多个图形元素进行必要的修改和操作以 适应实际应用，为了方便用户操作，该发明实现了图层功能，用户可以在不同的图层放置不同的图形元素，防止不同图形元素之间的相互干扰，使他们具有一定的独立性，便于识别和 操作。每个图层都拥有自己独立的画笔和属性，可以单独设置每个图层的可见性，也可以移 动和合并图层等。(三)基于云南重彩画白描图的着色渲染模块在这一模块中，主要实现对绘制的白描图进行云南重彩画特有的纹理和色彩特征 渲染。在云南重彩画中，纹理和色彩具有与其他画派截然不同的特征，在画中人物肌肤具有 明显的方向性条纹状纹理，而服饰又具有混色云状纹理，另外画中人物边缘轮廓也具有金 色空心状的视觉效果。这一模块主要采取的技术方法为(1)人物肌肤纹理的渲染鉴于人物肌肤中带有方向性的类似于铅笔画的纹理，我们采用了 LIC算法来模拟 云南重彩画的肌肤纹理。LIC (Line Integral Convolut ion)方法是由 Cabral 和 Leedom 于 1993 年首次提 出的基于纹理的向量场可视化技术。该算法的基本原理是将一个二维向量场划分表示为一 个矩形的笛卡尔网络，然后对输入的白噪声图像沿向量场方向在划分的网格内进行局部模 糊化从而生成相应的可视化向量场。LIC方法提供了积分步长、积分长度、矢量场方向、噪声 场分布等参数来调节生成的纹样，可以生成我们需要的水平状纹理或云朵状纹理。(2)服饰纹理的渲染对于重彩画服饰纹理中色彩混叠并带有刮痕的特征，我们采取了两种方法进行色 彩渲染。a.在HSV颜色空间中分通道进行LIC算法模拟混色效果①选择服饰颜色；②在HSV颜色空间选择进行LIC运算的通道；③设HSV_0riginal是需要进行服饰颜色填充区域内的像素集合，把该集合中各 像素的所选通道的通道值提取出来，组成新的像素集合HSV_New_0riginal ；④在HSV_NeW_0riginal中，设定噪声场和矢量场，运用LIC算法得到结果像素集 合 HSV_New_Result ；⑤将HSV_New_Result作为HSV_0riginal中所选通道的通道值，与图像HSV_ Original中其余通道的值和在一起，组成最终像素集合HSV_Result。⑥将HSV_Result从HSV空间转换到RGB空间进行显示，我们可以得到混色的效果 图。b.在RGB颜色空间模拟混色效果①先对需要进行服饰颜色填充的白描图区域，确定噪声场和矢量场，运用LIC算 法，得到混色权值图Resultlmage，(χ, y)为该图中像素点的坐标，R(x，y)为点(x，y)处的 灰度值。②设ForeColor为前景色，BackColor为背景色，则前景色和背景色混色时，依循 下列公式进行混合得到混合色效果。1)令 α = R(x, y)/255 ；2) (χ, y)点的混合色 C = α *BackColor+(1_ α ) *ForeColor。
(3)基于纹理合成的云南重彩画肌肤和服饰的数字模拟和合成对于云南重彩 画特有的肌肤纹理和服饰色彩，除了上述提到的方法外，还可将重彩画肌肤和服饰的纹 理、色彩、花纹看成表现云南重彩画艺术特点的纹理进行收集，构建纹理样本库，应用 Image-Quilting纹理合成算法，对需要肌肤和服饰渲染的地方，合成肌肤纹理或服饰纹理， 粘贴到相应的位置，再利用白描图线条进行裁剪。Image-Quilting算法是基于样本的纹理 合成算法，它在纹理样本中选择合适的块，按块拼接的思想合成纹理，在块与块拼接时，采 用最小缝合线技术以保证块过渡自然无痕迹。(4)云南重彩画边缘金色空心感模拟对于云南重彩画轮廓线金色空心感的特征，我们采取数字形态学的方法进行如下 的步骤来模拟①将需要着色的白描图转换为二值图像Linelmage ；②对LineImage作如下形态学变换，其中InflateO为膨胀，ErodeO为腐蚀=Inf late (LineImage-Inflate (Erode (Linelmage))) +Linelmage,得到粗细均勻的线条画，记为 NewLineImage ；③再对NewLineImage做腐蚀变换Erode (NewLineImage)，然后将得到的腐蚀图中 的线条变为金黄色，得到的线条画记为HeartLineImage ；④将线条画HeartLineImage叠加到线条画NewLineImage得到的结果图即具有金 色空心感边缘。(5)前景与背景的融合技术之前我们对白描图进行的一系列操作及着色和边缘增强等得到的结果图称之为 前景图，在实际应用中，背景图可以由用户自行加入。在将前景和背景融合时，鉴于重彩画 前景图的特殊性，如果用常用的背景融合方法，会把前景图中的白色区域判断为背景区域 而用相应的背景区进行填充，因为在白描图线条画中除了线条外其他地方都是白色，即使 经过着色也会存在部分白色区域属于前景图，这种情况下会出现误操作。所以在发明的这 一功能中我们加入了简单的用户交互的环节，划分出背景区和前景区，调入背景图片，该图 片在背景区能够显示，但在前景区不能显示，从而完成前景和背景的融合。为防止白描图不是全封闭的线条图，在发明中我们采用了简单的画笔功能，通过 添加简短的笔画将白描图变为封闭的区域，然后对属于背景图的区域利用种子填充的方式 用一特定的颜色标识出来，然后再将背景添加到前景图中进行融合从而得到完整的图像。(6)色彩传递技术在云南重彩画模拟绘制的最后阶段，我们采用颜色传递的方式使得之前经过各部 分处理过的图像整体色彩与丁绍光的云南重彩画作品有相似的视觉效果。在发明中我们实现了多颜色空间中多种色彩传递算法的色彩传递功能，用户可以 根据不同的应用选择颜色空间(Lab、RGB)和色彩传递方式(全局色彩传递、交互式局部色 彩传递)，从重彩画绘画作品(目标图)中将色彩信息传递到我们模拟合成出的重彩画(原 图)中。a.全局色彩传递全局色彩传递算法实质上是Reinhard算法，Reinhard算法是对原图像和目标图 像的一阶和二阶统计特征进行线性变换，让原图像具有和目标图像相似的统计特征，在视觉上达到色彩相似的效果。b.交互式的局部色彩传递该方法是基于局部色彩统计信息的快速简单的交互式算法，允许只传递图像某部 分的颜色。用户可以自己选择一个或多个颜色传递的对应区域。我们进行局部色彩传递时， 在原图中为每一个对应区域建立CTWC (Color Transferffeight Coefficient)，它表示原图 中每一个像素受色彩传递影响的程度。CTWC与像素到所选区域的颜色统计距离成反比，即 像素颜色与所选区域颜色距离越小，该像素的CTWC越大，反之像素颜色与所选区域颜色距 离越大，该像素的CTWC越小。颜色距离采用欧式距离，设χ为原图中像素与所选区域的颜 色距离，设所选区域各通道的均值分别为O^b1K1),当前像素P点各通道值为(a2，b2，c2)， 则P点的颜色距离χ的计算公式如下 本发明中我们利用一个衰减的指数函数
作为计算CTWC的公式，可以
看出，某像素的颜色距离X越大，F(X)越小，即该像素受色彩传递的影响越小。由于系统中 允许选取多个对应的区域，我们采取的处理策略是按照选取区域的顺序，依次做局部色彩 传递，并且后一次的传递在前一次传递结果的基础上来完成。本发明云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术立足于云南本土文化特色，选 取以丁绍光为代表的云南重彩画绘画作品作为研究对象，对云南重彩画艺术风格的数字合 成技术展开研究，分析归纳有代表性的云南重彩画在构图、线条、纹理及色彩运用上的特点 和规律，探索、研究相应的计算机模拟和仿真合成的非真实感绘制技术，这对促进非真实感 绘制技术的发展和应用有积极作用，是对具有中国特色艺术风格绘画流派的计算机建模与 绘制研究的有益补充。本发明主要涉及基本图形元素建立及管理、白描图绘制、笔刷模拟、颜料模拟、纹 理合成、色彩传递等多项关键技术发，发明成果在影视制作、数字娱乐、广告行业有广泛的 应用前景，对弘扬民族文化，推动经济发展有积极意义。
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图1是本发明云南重彩画艺术风格数字模拟和合成绘制的整体框架图2是本发明图形元素提取的流程图3是本发明基本图形元素库的组成类别；
图4是本发明基本图形元素提取和管理系统示意图5是本发明基本图形元素库示意图6是本发明白描图绘制流程框架图7是本发明白描图绘制系统示意图8是本发明用白描图绘制系统绘制的白描图实例；
图9是本发明云南重彩画白描图渲染流程图10是本发明云南重彩画渲染系统示意图11是运用本发明的白描图渲染模块，进行肌肤纹理渲染、服饰纹理渲染、轮廓增强、背景融合及色彩传递后所获得的完整云南重彩画模拟绘制图。
具体实施例方式实施例1打开云南重彩画作品，选择画笔颜色和宽度，采用交互方式沿人物轮廓通过添加 控制点的方式描绘各图形元素，发明的系统自动对于添加的控制点，进行基数曲线拟合，对 于每一个控制点，拟合的曲线能够平滑的通过，不会出现突变和锐角；拟合的曲线可以是任 何长度和形状。云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成包括以下步骤(1)从云南重彩画作品中提取图形元素，并保存到基本图形元素库中；(2)利用基本图形元素库中的图形元素进行拼接、修改、编辑后得到云南重彩画白 描图；(3)对绘制的云南重彩画白描图进行渲染，包括肌肤纹理和服饰纹理的渲染，得到 前景图；(4)选取背景图与第(3)步得到的前景图进行融合，得到合成图；(5)对以上步骤得到的图进行轮廓增强，使之具有云南重彩画的边缘空心感的特 征。(6)进行色彩传递操作，使之具有云南重彩画的整体色彩特征。在图1中展示了云南重彩画的非真实感艺术风格模拟绘制的流程。所述的图形元素提取的具体步骤为(见图2所示的图形元素提取的流程图)(1)载入云南重彩画作品；(2)选择画笔颜色和笔刷大小；(3)在要提取的图形元素处沿边缘轮廓以添加点的方式绘制图形元素，用基数样 条曲线拟合方法对控制点进行拟合，提取出图形元素；(4)将提取的图形元素添加到基本图形元素库中。图6是白描图绘制流程图。(1)建立图层；(2)从基本图形元素库中选取图形元素添加到当前图层中；(3)对当前的图形元素进行修改、移动和选择等操作；(4)重复步骤(1)_(3)，直至各图层图形元素调整完毕，达到满意的效果；(5)合并各图层，使得各个独立的图形元素成为整体，形成最终绘制的白描图；(6)将最后绘制的白描图保存为图像格式或者发明中自定义的格式。图8展示了利用该发明绘制的云南重彩画白描图。所述的云南重彩画白描图渲染的具体步骤为(如图9所示的云南重彩画白描图渲 染流程图)(1)载入云南重彩画白描图；(2)对白描图中的人物肌肤进行渲染调整笔刷浓度，步长及矢量场方向；然后用 笔刷添加肌肤纹理；(3)对白描图中的人物服饰纹理进行渲染调整笔刷浓度、矢量场方向和渲染方法；若选择HSV空间渲染，再选择渲染通道；若选择RGB空间渲染，再选择前景色和背景色， 对这种方法，我们针对常用的一些混色前景色和背景色进行预设，用户可以方便的选择使 用；然后用填充的方式添加服饰纹理；(4)处理完前景图后，在发明中，通过用户简单的交互过程，人工的分出前景区和 背景区，然后选择背景图片进行背景融合；(5)用数字形态学的方法对上面处理过的白描图进行轮廓增强，使得前景图片具 有边缘空心感的特征；(6)最后，对整体绘制的云南重彩画进行颜色的传递，使整体具有云南重彩画的颜 色特征；(7)最终得到的处理后的图片即是利用该发明进行模拟绘制的云南重彩画。图11展示了利用该发明模拟绘制的云南重彩画。
权利要求
云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于它的绘制过程是从云南重彩画作品中提取能反映该画派特征的各种图形元素并保存制作为基本图形元素库，然后使用基本图形元素库中的图形元素，进行自由组合或拼接或绘制或修改编辑，得到云南重彩画白描图合成图，再进一步对云南重彩画白描图进行肌肤纹理、服饰纹理渲染，且对渲染后的效果图进行轮廓增强、背景融合及色彩传递操作，最后获得一幅数字模拟合成的云南重彩画。
2.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于所 述的提取图形元素的方法为打开云南重彩画作品，选择画笔颜色和宽度，采用交互方式沿 需要提取的图形元素轮廓添加控制顶点，勾勒出图形元素轮廓，系统采用基数样条曲线拟 合的方法对控制顶点进行曲线拟合，对于每一个控制点，拟合的曲线能够达到C1连续，拟合 的曲线可以是任何长度和形状。一个图形元素可以由多条曲线构成。
3.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于所 述重彩画基本图形元素库的图形元素分级管理模式和图形元素存储格式分别是(1)图形元素分级管理模式基本图形元素库的管理机制为两级管理模式一页式和段式管理。页式按照图形元素不同的类别建立相应的页，页的名称可以由用户自己定义以方便 使用，如 Face、Body、Arm 等；段式每个页又可分为不同的段，表示每一类图形元素的不同表现形式，如Arm中的 LeftArm或RightArm，每个段可以折叠或展开，便于管理和使用，方便图形元素较多时快速 查找。(2)图形元素的存储格式添加到基本图形元素库中的图形元素采用二进制文件格式存储，具有存储量小的特 点，存储内容包括图形元素包含的曲线数，每条曲线的控制点数，每个控制点的坐标。
4.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于所 述云南重彩画白描图的绘制步骤、分图层绘制方法和白描图存储格式分别是(1)云南重彩画白描图绘制步骤在基本图形元素库中寻找需要的图形元素，每个图形元素放置在一个图层中，然后对 每个图形元素进行调整，包括平移、旋转、对称、缩放等几何变换，调整曲线的控制顶点改变 曲线形状，通过自由画笔添加曲线，也可删除曲线，使各图形元素搭配出协调的云南重彩画 白描图，最后合并各个图层，保存所描绘的白描图，获得云南重彩画白描图合成图。(2)分图层绘制方法用户在不同的图层放置不同的图形元素，防止不同图形元素之间的相互干扰，使他们 具有一定的独立性，便于识别和操作；每个图层都拥有自己独立的画笔和属性，可单独设置 每个图层的可见性，也可移动和合并图层，观察绘制效果。(3)云南重彩画白描图存储格式绘制的白描图可以保存为两种形式，一种为图片Cbmp)格式，另一种为我们自定义的 格式(.ccf)。第一种格式可作为云南重彩画白描图合成图的输出，同时还是后续白描图着 色渲染的输入；第二种格式保存了白描图合成图中的各图层图形元素、曲线及其控制点等 信息，通过打开该类文件用户仍然可对白描图合成图进行修改。
5.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于所 述云南重彩画白描图的人物肌肤渲染，是按云南重彩画绘画作品中人物肌肤纹理特点，采 用参数可调的LIC(Line Integral Convolution)算法对肌肤进行模拟，提供积分步长、积 分长度、矢量场方向、噪声场分布参数、纹理颜色来调节生成的纹样，可生成人物肌肤渲染 需要的肌肤水平状纹理或云朵状纹理。
6.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于所 述的云南重彩画白描图的人物服饰渲染，是采用两种混色方法对人物服饰进行渲染。(1)在HSV颜色空间中分通道运行LIC算法模拟混色效果①选择服饰颜色；②在HSV颜色空间选择进行LIC运算的通道；③设HSV_0riginal是需要进行服饰颜色填充区域内的像素集合，把该集合中各像素 的所选通道的通道值提取出来，组成新的像素集合HSV_New_0riginal ；④在HSV_New_0riginal中，设定噪声场和矢量场，运用LIC算法得到结果像素集合 HSV_New_Result ；⑤将HSV_New_Result作为HSV_0riginal中所选通道的通道值，与图像HSV_0riginal 中其余通道的值合在一起，组成最终像素集合HSV_ResUlt ；⑥将HSV_ResUlt从HSV颜色空间转换到RGB颜色空间进行显示，我们可以得到混色的 效果图。(2)在RGB颜色空间模拟混色效果①先对需要进行服饰颜色填充的白描图区域，确定噪声场和矢量场，运用LIC算法，得 到混色权值图Resultlmage, (x, y)为该区域中像素点的坐标，R(x, y)为点(x, y)处的灰 度值；②设ForeColor为前景色，BackColor为背景色，则前景色和背景色混色时，依循下列 公式进行混合得到混合色效果1)令α = R(χ, y)/255,2)(χ, y)点的混合色 C = α ^BackColor+ (1- α ) ^ForeColor
7.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于所 述基于纹理合成的肌肤、服饰数字模拟和合成方法从云南重彩画绘画作品中收集肌肤、服 饰区纹理，采用Image-Quilting纹理合成方法，将肌肤、服饰纹理添加到需要渲染的地方。
8.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于所 述云南重彩画数字模拟合成图的轮廓增强方法对云南重彩画轮廓线金色空心感的特征， 采取数字形态学方法按如下步骤进行模拟。①设线条画图像为LineImage；②对线条画作如下形态学变换，其中InflateO为膨胀，ErodeO为腐蚀=Inflat e (LineImage-Inflate (Erode (LineImage))) +LineImage,得到粗细均勻的线条画，记为 NewLineImage ；c.再对NewLineImage做腐蚀变换Erode(NewLineImage)，然后将得到的腐蚀图中的线 条变为金黄色，得到的线条画记为HeartLineImage ；d.将线条画HeartLineImage叠加到线条画NewLineImage得到的结果图即具有金色空心感边缘。
9.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于前 景人物与背景的融合加入用户交互的环节，采用简单的画笔功能，通过添加简短的笔画将 白描图变为封闭的区域，然后对属于背景图的区域利用种子填充的方式用特定的颜色标识 出来，划分出背景区和前景区，调入背景图片，该图片在背景区能够显示，但在前景区不能 显示，从而完成前景和背景的融合。
10.根据权利要求1所述的云南重彩画艺术风格的数字模拟和合成技术，其特征在于 所述的色彩传递技术。在发明中实现了多颜色空间、多种色彩传递算法的色彩传递功能，用 户可以根据不同的应用选择颜色空间(Lab、RGB)和色彩传递方式，色彩传递方式包括全局 色彩传递、交互式局部色彩传递。(1)全局色彩传递全局色彩传递算法是对原图像和目标图像的一阶和二阶统计特性进行线性变换，让目 标图像具有和原图像相似的统计特征，在视觉上达到色彩相似的效果；(2)交互式的局部色彩传递基于局部色彩统计信息的快速简单的交互式算法，允许只传递图像某部分的颜色特 征，保留图像其他部分的颜色特征。用户可以在原图和目标图上选择一个或多个颜色传递 的对应区域，算法按照选取区域的顺序，依次做局部色彩传递，并且后一次的传递在前一次 传递结果的基础上来完成。全文摘要
本发明涉及计算机图形学中非真实感绘制，特别是一种云南重彩画的艺术风格的数字模拟与合成，属非真实感图形绘制技术领域。其特征包括云南重彩画基本图形元素库的建立和管理模块，基于图形元素库的云南重彩画白描图绘制模块和基于云南重彩画白描图的着色渲染模块。基本图形元素库用来提供前景白描图绘制所需的图形元素，如头发、脸型、躯干等。云南重彩画白描图绘制模块可以从图形元素库中挑选合适的图形元素进行分图层组合而产生云南重彩画白描图。为了让各个图形元素协调搭配，系统提供对图形元素的各种操作，如平移、选择、缩放等，同时还可以对图形元素的形状进行修改。基于云南重彩画白描图的着色渲染模块负责对白描图着色，着色效果能够反映出重彩画原图中的纹理特征和颜色特征，另外还实现一些云南重彩画特有的特征模拟，如人物边缘空心感、背景融合等。
文档编号G06T11/20GK101887366SQ20101018798
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者徐丹, 普园媛, 苏迤, 魏小敏 申请人:云南大学