自然图像铅笔画效果生成算法研究

摘要

论文由五部分所组成，分别从自然图像铅笔画效果生成技术的研究现状、理论模型、算法实现细节、本文的创新工作及结论与展望等方面进行了阐述。
　　(1)研究现状。计算机图形学对仿真世界的追求使得真实感图像发展很快，但由于真实感图像过于精确，使人们不能突出想要表达的意境及感情，因此非真实感绘制就应运而生，即有手绘效果的图像绘制，其中铅笔素描画就是很重要的研究对象。
　　(2)理论模型。铅笔画实现过程中运用到的相关理论知识包括图像的表示、图像的灰度化处理、图像的滤波、图像的边缘提取等。本文对已经存在的几种铅笔画生成算法进行详细介绍。由这几种算法得知，铅笔画生成技术一般分为两大步骤：铅笔画笔画的生成和铅笔画纹理色调的生成。其中生成纹理一般使用LIC方法。
　　(3)算法实现。本文使用matlab实现了Cewu Lu提出的自然图像铅笔画效果生成方法，与前面介绍的几种铅笔画生成过程一样分为两大步骤，铅笔画笔画的生成和铅笔画纹理色调的生成。
　　(4)本文的创新工作。由于Cewu Lu方法存在缺失细节信息等的缺陷，本论文首先使用scale-aware平滑方法对图像平滑预处理进行改进，此方法主要有两个步骤：小结构的移除与大结构的恢复。其次，对铅笔画笔画生成过程进行改进，在铅笔画笔画生成的过程中，使用提取输入图像不同尺度的边缘轮廓信息，并将不同层次的轮廓信息合并至结果笔画图中，实验结果表明使用本文改进后的方法得到的铅笔画效果更好，并且效率更高。
　　(5)结论与展望。本论文主要是对自然图像铅笔画效果生成算法的研究。非真实感渲染中对模型进行一定的抽象，省略了一些细节并突出加强了一些细节，从而比真实感渲染能一目了然的体现设计者的设计意图。在未来的工作中，我们要致力于对视频的铅笔画效果生成，最好能达到实时实现的效果。

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引言

1 绪论

1.1自然图像铅笔画研究的背景及意义

1.2自然图像铅笔画国内外研究现状

1.3自然图像铅笔画研究存在的问题

1.4本文的主要研究内容和工作安排

2 自然图像铅笔画效果生成技术相关理论及算法介绍

2.1自然图像铅笔画效果生成技术相关理论

2.2自然图像铅笔画效果生成技术相关算法

2.3本章小结

3自然图像铅笔画效果生成算法实现

3.1铅笔线条的产生

3.2铅笔色调绘图

3.3整体框架

3.4彩色铅笔画

3.5结果与比较

4改进的自然图像铅笔画生成算法

4.1图像平滑预处理改进

4.2铅笔画笔画生成算法改进

4.3实验对比与结论

4.4本章小结

5 全文总结与研究展望

5.1 论文工作总结

5.2 研究展望

参考文献

后记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分科研成果