卡通化毛发纹理的生成与替换

摘要

本文提出基于图像结构分析的毛发风格化算法——卡通化毛发纹理合成及替换算法,可针对图像及视频中的动物角色添加真实毛发效果.本文采用纹元结构模拟动物毛发,映射毛发纹元于目标区域的三角形网格之上,并绘制得到具有真实感的毛发效果.三角形网格的生成基于输入图像的结构分析,首先使用Snake方法提取目标区域,再采用SIFT算法提取目标区域的特征点作为约束点,生成目标区域的约束三角形网格.在纹元绘制方面,本文采用GPU上的Ray Marching算法改进毛发纹元的体绘制效率,可达到快速合成卡通化毛发纹理和替换的目的.另外,为了方便对三角形网格进行映射,本文改进传统纹元结构为三棱柱毛发纹元,同时,加入高斯函数于纹元结构中,提供用户可控的毛发参数生成多样化的动物毛发.在视频毛发替换算法中,SIFT算法便于计算特征点在时间轴上的匹配,利于跟踪目标区域随时间的变化.实验结果表明,本文的方法能够成功采用纹元结构合成卡通化毛发纹理,并替换于图像和视频中的目标区域,得到具有真实感的毛发动态效果.