[发明专利]一种基于增量Voronoi序列的分层油画笔刷绘制方法

说明书

本发明公开了一种基于增量Voronoi序列的分层油画笔刷绘制方法，首先使用增量Voronoi序列和图像切线方向场确定笔刷流线；然后依据笔刷流线使用笔刷的样式与笔刷高度场进行纹理贴图对笔刷流线进行渲染模拟油画的物理效果；最后使用不同尺度的笔刷按照从大到小的顺序迭代并绘制出最终结果。本发明不仅能模拟真实的油画绘制过程，而且生成的油画效果层次感强，充分体现了图像的结构特征和油画细节。

技术领域

本发明属于非真实感渲染的图像风格化领域，涉及一种基于增量Voronoi序列的分层油画笔刷绘制方法。

背景技术

为了实现逼真的油画效果，多数传统的图像油画风格化方法通过对油画笔刷的大小、方向等特征进行模拟来生成油画结果。还有一些方法从纹理合成的角度入手，从参考油画图像中提取纹理并应用到目标图像上，以得到油画风格化效果。此外，一些工作使用流体仿真来模拟笔刷、油、画布之间的交互，以获得高度真实感的油画细节。非真实感渲染主要用于突出图像表达的信息，忽略图像当中不重要的细节信息；或者模拟艺术家绘画，生成具有艺术效果的图像。非真实感渲染通常用于模拟各种视觉艺术的绘制风格(如国画、水彩、素描、油画、版画等)或根据具体应用需求来制定渲染风格，在动画、游戏等娱乐领域和工程、工业设计中有着广阔的应用。在非真实感渲染中，将真实图像转化成具有艺术风格的图像是近年来一类热门研究话题。在各种非真实感渲染风格中，油画以悠久的历史、深厚的底蕴和丰富的表现力而广为流传，它既可以精确地描绘场景，也可以通过一定的艺术夸张手段传达画家的情感。创作一幅高质量的油画作品需将绘画工具、技巧和经验有效的结合。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种基于增量Voronoi序列的分层油画笔刷绘制方法，采用不同尺度的笔刷按照从粗到细的顺序逐层绘制的方法。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种基于增量Voronoi序列的分层油画笔刷绘制方法，根据增量Voronoi序列和图像切线方向场确定笔刷流线，并依据笔刷流线使用不同尺度的笔刷按照从粗到细的顺序逐层绘制得到最终绘制结果，具体包括以下步骤：

步骤1、确定输入内容及初始化：

步骤1.1，输入目标图像、笔刷、增量Voronoi序列和当前层画布，初始状态时的当前层画布为白色画布；

步骤1.2，定义采样点计数器，并设置其值为0；定义笔刷流线顶点数组，顶点数组中包含绘制一笔笔刷流线所需点的坐标，并设置该顶点数组为空；

步骤2、计算步骤1.1中的当前层画布与目标图像间各位置的像素差异；利用Sobel滤波计算目标图像各位置的切线方向；

步骤3、生成笔刷流线并进行渲染：

步骤3.1，比较采样点计数器的值和增量Voronoi序列长度的大小，若采样点计数器的值小于增量Voronoi序列的长度，执行下一步；否则，转步骤4；

步骤3.2，通过采样点计数器的值得到增量Voronoi序列相应值，得到当前笔刷流线的初始位置，将该位置记为当前位置；得到当前位置的切线方向和颜色值；将采样点计数器的值增加1；

步骤3.3，确定笔刷流线的顶点数组：

步骤3.3.1，比较当前笔刷流线的顶点数组的长度与笔刷绘制的最长长度；若顶点数组的长度小于笔刷绘制的最长长度，执行下一步；否则，转步骤3.4生成并渲染笔刷流线；

步骤3.3.2，对当前位置的像素差异、切线方向及颜色值进行阈值判断；若没有超出阈值，执行下一步；否则，转步骤3.4生成并渲染笔刷流线；

步骤3.3.3，判断当前位置是否在当前层已经被绘制；若没有被绘制，执行下一步；否则，转步骤3.4生成并渲染笔刷流线；

步骤3.3.4，将当前位置加入到顶点数组中；