基于图像空间的卡通画生成系统的设计与实现

摘要

卡通画以其简洁明快的艺术风格，被各个层次的人群所接受，在经济、文化、教育等领域有广泛的用途。计算机卡通画已经成为非真实感绘制中一个研究热点。本文设计和实现了一个基于图像空间的卡通画生成系统。该系统用于对图像和视频进行卡通风格化处理。
　　 系统包括彩色模型转换、双边滤波、边缘检测、颜色量化四个功能模块。彩色模型转换模块实现图像彩色模型的转换，双边滤波模块用于去除图像中的噪声和一些不必要的细节信息，边缘检测模块用于获得图像的边缘，颜色量化模块使图像中产生层次分明的颜色区域。为了进一步提高系统性能，本文分别对双边滤波模块和边缘检测模块进行了优化处理。通过分析双边滤波工作原理和现有双边滤波加速方法，提出了快速双边滤波方法，加快了双边滤波模块去除噪声的速度；通过对DoG边缘检测算法的改进，提高了边缘检测模块的检测精度。
　　 本文通过几组实验检验基于图像空间的卡通画生成系统的处理效果。实验表明：处理后的图像具有明显的卡通风格，该系统具有良好的通用性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 卡通风格化研究现状

1.3 论文主要工作

1.4 论文组织结构

第2章 相关理论知识

2.1 偏微分方程

2.1.1 几类典型的偏微分方程

2.1.2 尺度空间

2.1.3 各向同性扩散与P-M的各向异性扩散方程

2.2 彩色模型

2.2.1 RGB彩色模型

2.2.2 Lab彩色模型

2.3 双边滤波器

2.3.1 双边滤波器的引入

2.3.2 双边滤波器工作原理

2.4 边缘检测

2.4.1 一阶微分边缘检测

2.4.2 二阶微分边缘检测

2.5 本章小结

第3章 卡通画生成系统总体设计

3.1 系统要求

3.2 系统分析

3.3 总体设计思路

3.4 系统框架

3.5 系统特点

3.6 本章小结

第4章 卡通画生成系统详细设计与实现

4.1 系统流程

4.2 彩色模型转换模块

4.2.1 RGB与Lab的转换关系

4.2.2 彩色模型转换实现

4.3 双边滤波模块

4.3.1 快速双边滤波

4.3.2 快速双边滤波实现

4.3.3 处理结果对比分析

4.4 边缘检测模块

4.4.1 边缘检测算法改进

4.4.2 边缘检测模块实现

4.4.3 改进前后边缘检测效果对比

4.4.4 与其他边缘检测方法比较

4.5 颜色量化模块

4.5.1 颜色量化设计

4.5.2 颜色量化实现

4.6 本章小结

第5章 卡通画生成系统处理结果分析

5.1 实验设计

5.1.1 对人脸进行处理

5.1.2 对自然场景进行处理

5.1.3 对建筑物进行处理

5.2 实验分析

5.3 本章小节

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢