三维模型水墨艺术风格的立体显示算法研究

摘要

随着立体显示技术不断地发展，人们对更为多样化的立体显示效果的需求，也在不断的增加。中国水墨艺术作为东方绘画艺术的典型代表之一，将其与立体显示技术相结合，具有积极的意义和深远的影响。
　　本文以真实感三维模型为研究入手点，从水墨艺术风格仿真算法和立体显示技术两个方面，对三维模型水墨风格的立体显示算法进行探索和研究，并通过软件开发平台和辅助软件进行实验，验证了算法的可行性，所做的主要工作包括5个部分。
　　（1）相关理论的学习与总结。针对水墨艺术风格的计算机仿真和立体显示技术两个方面，分别对其研究背景与意义作了调查与了解。通过查阅文献资料，了解现阶段国内外对于水墨艺术仿真的研究现状，了解现阶段立体显示技术的发展情况，对二者结合提出本文的算法框架。
　　（2）三维模型的参考图像渲染。在进行立体显示时，最为关键的步骤是获取左右眼的图像，而左右眼图像所能显示的物体在对应位置要求保持一致，这就要求在渲染图像时要保持一致。基于此问题，在三维场景中设置辅助视点，由此视点渲染三维模型得到包含双目视野范围的图像，为后续进行立体显示打下了基础。
　　（3）水墨风格三维模型的获取。在获取包含双目视野范围的图像后，利用现有的水墨风格处理算法将图像水墨风格化。然后计算出纹理坐标，利用纹理映射技术，将水墨风格图像贴到三维模型表面，这样便得到水墨风格的三维模型。
　　（4）双目图像的渲染。在获取真实感参考图像时，图像包含了双目的视野范围，而水墨风格处理改变的只是其绘画风格，坐标并未变化，因此在渲染左右眼的图像时，左右眼图像所显示的物体在对应的位置上是保持一致的，保证了双目图像的一致性，在立体显示时能达到较好的效果。
　　（5）实验验证。利用Visual C++6.0开发平台，借助OpenGL，编写算法的仿真验证程序，并借助3dsMax2009对三维模型进行了简单处理，利用i3D Photo进行立体图像合成，最终展示实验的立体图像。
　　本文创新之处主要有两个方面：
　　（1）将水墨风格仿真与立体显示技术相结合，使传统二维平面的水墨艺术风格在三维空间立体显示出来。
　　（2）给出一种基于三维模型图像水墨风格处理，利用纹理映射将三维模型水墨风格化的方法。
　　本文的不足之处是，对于偏重写实的三维模型，进行水墨风格立体显示时，其边缘的水墨效果过于生硬，不自然。对于细节较多的三维模型，细节较多的部分会出现信息丢失，模糊不清，不便于展示立体显示的效果。今后研究工作的重点是，深入复杂三维模型水墨风格化的研究，改进算法使其能够达到更好的水墨艺术效果，更好的立体显示效果。

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中文摘要

英文摘要

第一章 绪 论

1.1研究背景与研究问题

1.2研究目标与研究意义

1.3研究内容与研究方法

第二章 研究基础分析

2.1非真实感绘制简介

2.2水墨风格的计算机仿真研究现状

2.3立体显示与立体视觉原理

2.4立体显示模型与立体显示技术

2.5本文算法框架

第三章 三维模型的水墨风格化

3.1三维模型的读取与渲染

3.2三维模型双目视野范围图像渲染

3.3图像水墨风格化

3.4小结

第四章 水墨风格三维模型的立体显示

4.1水墨风格三维模型的获取

4.2双目图像的渲染

4.3小结

第五章 算法验证及实验

5.1实验程序设计与调试

5.2实验结果与分析

第六章 总结与展望

6.1研究工作总结

6.2未来研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论著

致谢