專利名稱：一種自動生成水墨山水畫圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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，屬于計算機圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用計算機生成各種美術(shù)風(fēng)格的圖像是計算機圖形圖像領(lǐng)域的一個研究熱點，藝術(shù)風(fēng)格圖像的自動生成技術(shù)在動畫制作、游戲開發(fā)、數(shù)字美術(shù)創(chuàng)作和影視特效方面具有廣泛的應(yīng)用，可以大大減輕手工繪制的勞動強度，提高動畫制作效率，同時可以任意調(diào)整繪制風(fēng)格，快速生成所需要的各種藝術(shù)效果。水墨畫是繪畫的一種形式，更多時候，被視為中國傳統(tǒng)繪畫，也就是國畫的代表。 在水墨動畫制作中，由于傳統(tǒng)的中國畫所具有的抽象性和獨特的表現(xiàn)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(tǒng)手繪的水墨動畫制作及其復(fù)雜、費時。目前， 利用現(xiàn)有動畫軟件來制作水墨動畫也需要大量的人機交互操作，而且其復(fù)雜程度并不亞于傳統(tǒng)的手繪工作，同時通過動畫軟件制作的水墨畫效果也不理想。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)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、制作效率高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，基于畫家的經(jīng)驗并模擬畫家真實的繪畫過程，其特征是，包括以下步驟1)選擇“鉤”、“皴”、“點”筆法的筆觸紋理風(fēng)格；2)從筆觸紋理數(shù)據(jù)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，并提取其特征線；4)根據(jù)選擇的“鉤”紋理樣本生成“鉤”圖像；5)根據(jù)選擇的“皴”紋理樣本生成“皴”圖像；6)渲染模型灰度圖，根據(jù)灰度圖生成“染”圖像；7)根據(jù)“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。所述筆觸紋理數(shù)據(jù)庫包括現(xiàn)有的筆觸紋理數(shù)據(jù)庫或新建立的筆觸紋理數(shù)據(jù)庫。所述筆觸紋理數(shù)據(jù)庫的建立過程包括以下步驟建立數(shù)據(jù)庫；根據(jù)畫家真實繪畫手稿的“鉤”、“皴”、“點”筆法采集各種風(fēng)格筆觸紋理；將采集到的筆觸紋理掃描成數(shù)字圖片，制作為繪制樣本；將繪制樣本存儲到數(shù)據(jù)庫中。所述特征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于山體表面凹面并近似平行于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征線線條投影到投影平面，然后采用紋理映射的方法將選擇的“鉤”筆法筆觸紋理繪制樣本映射到特征線上，從而生成“鉤”圖像。所述生成“皴”圖像的具體步驟首先采用紋理合成的方法，將“皴”筆觸紋理繪制樣本合成一幅略大于山體外輪廓的圖像，然后將合成后的圖像復(fù)制到投影平面山體區(qū)域內(nèi)并進行圖像裁剪，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，然后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征線附近隨機生成位置點，然后將“點” 筆觸紋理繪制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，然后采用像素減法依次進行疊加；最后將疊加后的圖像再進行反相處理得到最終水墨山水畫圖像。傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(xiàn)山間的草木和苔點。本發(fā)明根據(jù)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，利用計算機軟件模擬這四個步驟分別生成一幅圖像，然后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(fā)明的有益效果是本發(fā)明基于畫家的經(jīng)驗并模擬畫家真實的繪畫過程，通過將建好的三維場景模型繪制成用戶指定藝術(shù)風(fēng)格的水墨畫圖像，不僅效果逼真，而且生成速度快、制作效率高。本發(fā)明可應(yīng)用在水墨數(shù)字動畫的制作中，有效的提高了動畫制作效率，大大地降低了制作成本。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明圖1是本發(fā)明實施例的實施流程示意圖；圖2是本發(fā)明所述筆觸紋理數(shù)據(jù)的建立流程示意圖。
具體實施例方式傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(xiàn)山間的草木和苔點。本發(fā)明根據(jù)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，利用計算機軟件模擬這四個步驟分別生成一幅圖像，然后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(fā)明的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，基于畫家的經(jīng)驗并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(fēng)格。2)從筆觸紋理數(shù)據(jù)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，并提取其特征線，所述特征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于山體表面凹面并近似平行于視線的多邊形的邊組成。4)根據(jù)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 首先將三維特征線線條投影到投影平面，然后采用紋理映射的方法將選擇的“鉤”筆法筆觸紋理繪制樣本映射到特征線上，從而生成“鉤”圖像。5)根據(jù)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 首先采用紋理合成的方法，將“皴”筆觸紋理繪制樣本合成一幅略大于山體外輪廓的圖像， 然后將合成后的圖像復(fù)制到投影平面山體區(qū)域內(nèi)并進行圖像裁剪，將山體輪廓外的圖像剪掉，從而生成“皴”圖像。6)渲染模型灰度圖并根據(jù)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，然后將該灰度圖進行分色處理，從而生成“染” 圖像。7)根據(jù)“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征線附近隨機生成位置點，然后將“點”筆觸紋理繪制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，然后將被疊加的圖像的像素值加上疊加圖像的像素值；最后將疊加后的圖像再進行反相處理得到最終水墨山水畫圖像。由于在水墨山水畫中，一般畫家將距離較遠的山繪制的顏色較淡，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(jù)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(diào)整顏色濃淡時，先將圖像對比度降低，然后將像素值整體增大。上述實施例中，所述筆觸紋理數(shù)據(jù)庫即可以采用現(xiàn)有的筆觸紋理數(shù)據(jù)庫，也可以通過采集各種風(fēng)格筆觸紋理進行建立筆觸紋理數(shù)據(jù)庫。如圖2所示，所述筆觸紋理數(shù)據(jù)庫的建立過程包括以下步驟首先建立數(shù)據(jù)庫；其次根據(jù)畫家真實繪畫手稿的“鉤”、“皴”、 “點”筆法采集各種風(fēng)格筆觸紋理；然后將采集到的筆觸紋理掃描成數(shù)字圖片，制作為繪制樣本；最后將繪制樣本存儲到數(shù)據(jù)庫中。
權(quán)利要求
1.一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，包括以下步驟1)選擇“鉤”、“皴”、“點”筆法的筆觸紋理風(fēng)格；2)從筆觸紋理數(shù)據(jù)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，并提取其特征線；4)根據(jù)選擇的“鉤”紋理樣本生成“鉤”圖像；5)根據(jù)選擇的“皴”紋理樣本生成“皴”圖像；6)渲染模型灰度圖，根據(jù)灰度圖生成“染”圖像；7)根據(jù)“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(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，所述筆觸紋理數(shù)據(jù)庫包括現(xiàn)有的筆觸紋理數(shù)據(jù)庫或新建立的筆觸紋理數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，所述筆觸紋理數(shù)據(jù)庫的建立過程包括以下步驟建立數(shù)據(jù)庫；根據(jù)畫家真實繪畫手稿的“鉤”、“皴”、“點”筆法采集各種風(fēng)格筆觸紋理；將采集到的筆觸紋理掃描成數(shù)字圖片，制作為繪制樣本；將繪制樣本存儲到數(shù)據(jù)庫中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，所述特征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于山體表面凹面并近似平行于視線的多邊形的邊組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，所述生成 “鉤”圖像的具體步驟首先將三維特征線線條投影到投影平面，然后采用紋理映射的方法將選擇的“鉤”筆法筆觸紋理繪制樣本映射到特征線上，從而生成“鉤”圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，所述生成 “皴”圖像的具體步驟首先采用紋理合成的方法，將“皴”筆觸紋理繪制樣本合成一幅略大于山體外輪廓的圖像，然后將合成后的圖像復(fù)制到投影平面山體區(qū)域內(nèi)并進行圖像裁剪， 從而生成“皴”圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，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，然后將該灰度圖進行分色處理，從而生成“染”圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，所述生成 “點”圖像的具體步驟首先在特征線附近隨機生成位置點，然后將“點”筆觸紋理繪制樣本映射到所述位置點的位置，從而生成“點”圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動生成水墨山水畫圖像的方法，其特征是，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，然后采用像素減法依次進行疊加；最后將疊加后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，屬于計算機圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，其根據(jù)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，利用計算機軟件模擬這四個步驟分別生成一幅圖像，然后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(fā)明基于畫家的經(jīng)驗并模擬畫家真實的繪畫過程，通過將建好的三維場景模型繪制成用戶指定藝術(shù)風(fēng)格的水墨畫圖像，不僅效果逼真，而且生成速度快、制作效率高。本發(fā)明可應(yīng)用在水墨數(shù)字動畫的制作中，有效的提高了動畫制作效率，大大地降低了制作成本。
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(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者李大錦 申請人:李大錦