[发明专利]一种具有笔画轮廓纠正功能的图像生成方法

说明书

本发明公开一种具有笔画轮廓纠正功能的图像生成方法，包括以下步骤，在预存的水墨画绘画样本上圈定至少一个笔画样本；采用相向搜索算法确定所述笔画样本中最贴近笔画边缘的轮廓，得到所述候选笔画样本；以所述候选笔画样本作为参照，通过镜像与反路径的方式生成形态样本组；其中，每一所述形态样本组至少包括四个形态样本，所述四个形态样本包括作为参照的所述候选笔画样本、该候选笔画样本的镜像笔画样本、所述候选笔画样本的反路径笔画以及所述候选笔画样本镜像笔画的反路径笔画。

技术领域

本发明涉及计算机图形学非真实感绘制的风格迁移技术，尤其涉及一种具有笔画轮廓纠正功能的图像生成方法。

背景技术

中国写意水墨画与其它绘画种类(如西方油画、水彩画)不同，用寥寥几笔描述具体的景物对象或场景，表达画家的创作意图及艺术个性。写意水墨画以它独特的艺术性吸引越来越多的人们学习创作水墨画，包括没有绘画技术基础的绘画爱好者。而且，目前大多数的图形类商业软件(如Adobe Illustrator，Adobe Photoshop，CorelDRAW等)均支持中国艺术风格的生成工具。然而，生成高质量的绘画作品通常需要专业的知识与技能，且现有的绘画工具在绘制技巧方面要求复杂和准确的输入，同时，利用风格迁移生成绘画的工具(如图1(b))仅将某种绘画风格整体迁移至给定的对象，极少地考虑局部的笔画形态与颜色。

花卉水墨画是中国水墨画中的主要类别之一，它代表着东方绘画的重要艺术特征。换句话说，花卉画中典型的用笔、用墨手法形成了水墨画独特的艺术魅力与价值：它的笔画或曲或直，或刚劲或柔软，或宽或窄，或苍白或浑厚；它的墨色通过水与墨之间的混合扩散达到干湿浓淡的多种变化。因此，笔画与墨色的多样性和复杂性，以及绘画的专业技巧使生成绘画的工作富有挑战性。

一般来说，非真实感绘制是指通过构建不同的笔刷模型，输出具有艺术风格的笔画，像手绘一样描绘特定的物体。近年来，已有一些与非真实感绘制相关的优秀工作值得学习和借鉴。主要有以下两个方面的工作：

一方面是基于物理的模型：为了给用户提供直观自然的感受，像笔一样的设备通过对笔或其它媒介的物理属性进行建模，模拟绘画的物理过程。其中，Chu和Tai在文献[ChuN.S.H.,Tai C.-L.,“MoXi:Real-Time Ink Dispersion in Absorbent Paper”,ACMTransactions on Graphics,vol.24(3),pp.504-511,2005]中设计一个实时绘画系统来模拟在具有吸收力的纸上墨扩散的效果。同时，Xu等在文献[Xu S.,Tang M.,LAU F.,et al.,“Virtual Hairy Brush for Painterly Rendering”,Graphical Models,vol.66(5),pp.263-302,2004]中提出一种新颖的用于中国书法和绘画的“电子笔刷”，仅用四种属性定义了真实笔刷的基本特征。Lu等在文献[Lu J.,Barnes C.,DiVerdi S.,et al.,“RealBrush:Painting with Examples of Physical Media”,ACM Transactions onGraphics,vol.32(4),pp.117,2013]中提出一个交互式的数据驱动的绘画系统，它可以利用真实媒体的扫描图像合成新的笔画，避免了复杂的物理模拟的计算。对于数字化绘画软件，如Adobe brush packages，ArtRage，and Corel Painter，用户就像使用真实的笔刷一样，操作鼠标或数码笔进行绘画。然而，对于没有相关绘画经验的用户来说，如果不对他们进行此类虚拟设备的操作培训，则轻松而准确地操作此类设备是复杂而困难的。另一方面是基于图像的模型：与物理模型相比，此类模型避免了大规模的计算量和复杂的操控。在模拟西方绘画方面，Herzmann等在文献[Hertzmann A.,Jacobs C.E.,Oliver N.,et al.,“Image analogies”,In:Proceedings of the 28th Annua l Conference on ComputerGraphics and Interactive Techniques,New York,USA,pp.327-340,2001]中使用“图像类比”技术处理照片图像，生成具有艺术效果的图像，但在他们的实验结果里，对于中国绘画而言，由于采用不同的风格绘制不同的图像区域，算法无法区分这些区域，所以得到不理想的风格化结果。在模拟东方绘画方面，Xie等在文献[Xie N.,Laga H.,Saito S.,“IR2s:interactive real photo to Sumi-e”,In:Proceedings of the 8th InternationalSymposium on Non-Photorealistic Animation and Rendering,Annecy,France,pp.63-71,2010]中设计了一个基于草绘的交互式系统，将真实的照片转换为日本的墨画绘画。Dong等在文献[Dong L.,Lu S.and Jin X.,“Real-time Image-based Chinese InkPainting Rendering”,Multimedia ToolsApplications,vol.69(3),pp.605-620,2014]中通过纹理映射和纹理合成技术将图像转换为具有中国水墨风格的图像。然而，已有的模拟东方绘画风格的模型主要处理整个图像，而不是构成图像的笔画，这样很难表现出中国绘画丰富多变的艺术特性。