一种自动生成水墨山水画图像的方法

摘要

一种自动生成水墨山水画图像的方法，属于计算机图像处理技术领域，其根据画家真实作画的过程，将水墨山水画的生成过程分为“钩”、“皴”、“染”、“点”四个步骤，利用计算机软件模拟这四个步骤分别生成一幅图像，然后将生成的四个图像融合成一幅图像，便得到了最终水墨山水画图像。本发明基于画家的经验并模拟画家真实的绘画过程，通过将建好的三维场景模型绘制成用户指定艺术风格的水墨画图像，不仅效果逼真，而且生成速度快、制作效率高。本发明可应用在水墨数字动画的制作中，有效的提高了动画制作效率，大大地降低了制作成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机图像生成方法，具体地说是一种自动生成水墨山水 画图像的方法，属于计算机图像处理技术领域。

背景技术

利用计算机生成各种美术风格的图像是计算机图形图像领域的一个研究 热点，艺术风格图像的自动生成技术在动画制作、游戏开发、数字美术创作 和影视特效方面具有广泛的应用，可以大大减轻手工绘制的劳动强度，提高 动画制作效率，同时可以任意调整绘制风格，快速生成所需要的各种艺术效 果。

水墨画是绘画的一种形式，更多时候，被视为中国传统绘画，也就是国 画的代表。在水墨动画制作中，由于传统的中国画所具有的抽象性和独特的 表现技法以及使用的特殊的绘画材料，在绘画过程中无法修改，使得传统手 绘的水墨动画制作及其复杂、费时。目前，利用现有动画软件来制作水墨动 画也需要大量的人机交互操作，而且其复杂程度并不亚于传统的手绘工作， 同时通过动画软件制作的水墨画效果也不理想。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种自动生成山墨山水画图像的方法，其 不仅效果逼真，而且生成速度快、制作效率高。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种自动生成水墨山水画图 像的方法，基于画家的经验并模拟画家真实的绘画过程，其特征是，包括以 下步骤：

1)选择“钩”、“皴”、“点”笔法的笔触纹理风格；

2)从笔触纹理数据库中提取所选择的笔触纹理样本；

3)建立三维场景中的模型，并提取其特征线；

4)根据选择的“钩”纹理样本生成“钩”图像；

5)根据选择的“皴”纹理样本生成“皴”图像；

6)渲染模型灰度图，根据灰度图生成“染”图像；

7)根据“点”笔触纹理样本生成“点”图像；

8)将所述的“钩”、“皴”、“染”、“点”四幅图像叠加融合生成最终水墨 山水画图像。

所述笔触纹理数据库包括现有的笔触纹理数据库或新建立的笔触纹理数 据库。

所述笔触纹理数据库的建立过程包括以下步骤：

建立数据库；

根据画家真实绘画手稿的“钩”、“皴”、“点”笔法采集各种风格笔触纹 理；

将采集到的笔触纹理扫描成数字图片，制作为绘制样本；

将绘制样本存储到数据库中。

所述特征线包括轮廓线和山体褶皱线，所述轮廓线是由模型上的一系列 多边形的边组成，所述山体褶皱线是由模型上的一系列处于山体表面凹面并 近似平行于视线的多边形的边组成。

所述生成“钩”图像的具体步骤：首先将三维特征线线条投影到投影平 面，然后采用纹理映射的方法将选择的“钩”笔法笔触纹理绘制样本映射到 特征线上，从而生成“钩”图像。

所述生成“皴”图像的具体步骤：首先采用纹理合成的方法，将“皴” 笔触纹理绘制样本合成一幅略大于山体外轮廓的图像，然后将合成后的图像 复制到投影平面山体区域内并进行图像裁剪，从而生成“皴”图像。

所述生成“染”图像的具体步骤：首先将三维场景中的模型渲染成灰度 图，然后将该灰度图进行分色处理，从而生成“染”图像。

所述生成“点”图像的具体步骤：首先在特征线附近随机生成位置点， 然后将“点”笔触纹理绘制样本映射到所述位置点的位置，从而生成“点” 图像。

所述将“钩”、“皴”、“染”、“点”四幅图像叠加融合生成最终水 墨山水画图像的过程为：首先将生成的“钩”、“皴”、“染”、“点”四 幅图像进行反相处理，然后采用像素减法依次进行叠加；最后将叠加后的图 像再进行反相处理得到最终水墨山水画图像。

传统的水墨山水画的绘画过程包括“钩”、“皴”、“染”、“点”、 四个步骤。“勾”是用线条画出山石的轮廓和形状；“皴”是按照山石的表 面特点用各种线条或点画出岩石的结构和纹理；“染”是以淡墨大笔画出山 石的阴暗面；“点”则是山水的装饰，是在山体上利用近似圆形或三角形的 点来表现山间的草木和苔点。本发明根据画家真实作画的过程，将水墨山水 画的生成过程分为“钩”、“皴”、“染”、“点”四个步骤，利用计算机 软件模拟这四个步骤分别生成一幅图像，然后将生成的四个图像融合成一幅 图像，便得到了最终水墨山水画图像。

本发明的有益效果是：本发明基于画家的经验并模拟画家真实的绘画过 程，通过将建好的三维场景模型绘制成用户指定艺术风格的水墨画图像，不 仅效果逼真，而且生成速度快、制作效率高。本发明可应用在水墨数字动画 的制作中，有效的提高了动画制作效率，大大地降低了制作成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例的实施流程示意图；

图2是本发明所述笔触纹理数据的建立流程示意图。

具体实施方式

传统的水墨山水画的绘画过程包括“钩”、“皴”、“染”、“点”、 四个步骤。“勾”是用线条画出山石的轮廓和形状；“皴”是按照山石的表 面特点用各种线条或点画出岩石的结构和纹理；“染”是以淡墨大笔画出山 石的阴暗面；“点”则是山水的装饰，是在山体上利用近似圆形或三角形的 点来表现山间的草木和苔点。本发明根据画家真实作画的过程，将水墨山水 画的生成过程分为“钩”、“皴”、“染”、“点”四个步骤，利用计算机 软件模拟这四个步骤分别生成一幅图像，然后将生成的四个图像融合成一幅 图像，便得到了最终水墨山水画图像。

如图1所示，本发明的一种自动生成水墨山水画图像的方法，基于画家 的经验并模拟画家真实的绘画过程，其实施步骤如下：

1)选择“钩”、“皴”、“点”笔法的笔触纹理风格。

2)从笔触纹理数据库中提取所选择的笔触纹理样本。

3)建立三维场景中的模型，并提取其特征线，所述特征线包括轮廓线和 山体褶皱线，所述轮廓线是由模型上的一系列多边形的边组成，所述山体褶 皱线是由模型上的一系列处于山体表面凹面并近似平行于视线的多边形的边 组成。

4)根据选择的“钩”纹理样本生成“钩”图像，所述生成“钩”图像的 具体步骤为：首先将三维特征线线条投影到投影平面，然后采用纹理映射的 方法将选择的“钩”笔法笔触纹理绘制样本映射到特征线上，从而生成“钩” 图像。

5)根据选择的“皴”纹理样本生成“皴”图像，所述生成“皴”图像的 具体步骤为：首先采用纹理合成的方法，将“皴”笔触纹理绘制样本合成一 幅略大于山体外轮廓的图像，然后将合成后的图像复制到投影平面山体区域 内并进行图像裁剪，将山体轮廓外的图像剪掉，从而生成“皴”图像。

6)渲染模型灰度图并根据灰度图生成“染”图像，所述生成“染”图像 的具体步骤为：首先将三维场景中的模型渲染成灰度图，然后将该灰度图进 行分色处理，从而生成“染”图像。

7)根据“点”笔触纹理样本生成“点”图像，所述生成“点”图像的具 体步骤为：首先在特征线附近随机生成位置点，然后将“点”笔触纹理绘制 样本映射到所述位置点的位置，从而生成“点”图像。

8)将所述的“钩”、“皴”、“染”、“点”四幅图像叠加融合生成最终水墨 山水画图像，该过程为：首先将生成的“钩”、“皴”、“染”、“点”四 幅图像进行反相处理，然后将被叠加的图像的像素值加上叠加图像的像素值； 最后将叠加后的图像再进行反相处理得到最终水墨山水画图像。由于在水墨 山水画中，一般画家将距离较远的山绘制的颜色较淡，也比较模糊，距离较 近的山颜色较深，笔触较清楚，因此，融合生成的最终水墨山水画图像可根 据其与视点的距离对图像进行颜色的变淡处理和模糊处理。在调整颜色浓淡 时，先将图像对比度降低，然后将像素值整体增大。

上述实施例中，所述笔触纹理数据库即可以采用现有的笔触纹理数据库， 也可以通过采集各种风格笔触纹理进行建立笔触纹理数据库。如图2所示， 所述笔触纹理数据库的建立过程包括以下步骤：首先建立数据库；其次根据 画家真实绘画手稿的“钩”、“皴”、“点”笔法采集各种风格笔触纹理； 然后将采集到的笔触纹理扫描成数字图片，制作为绘制样本；最后将绘制样 本存储到数据库中。