一种水墨图像渲染方法技术

本发明专利技术提供了图像处理技术领域的一种水墨图像渲染方法，包括如下步骤：步骤S10、获取图像模型，并基于模型类别对所述图像模型进行分类；步骤S20、对分类后的所述图像模型进行水墨风格化，输出风格化图像；步骤S30、对所述风格化图像进行渲染，得到水墨图像。本发明专利技术的优点在于：实现对图像模型进行风格化渲染，极大的提升了水墨图像渲染的适用范围。的提升了水墨图像渲染的适用范围。的提升了水墨图像渲染的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种水墨图像渲染方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，特别指一种水墨图像渲染方法。

技术介绍

[0002]水墨画是由水和墨调配成不同深浅的墨色所画出的画，是绘画的一种形式，被视为中国传统绘画，是国画的代表。随着计算机图形渲染技术的发展，越来越多人尝试将水墨画的艺术风格融入计算机应用，即利用计算机模拟水墨风格的图像渲染。
[0003]水墨图像的渲染主要包括模拟水墨在宣纸中的扩散效果、利用二维参考图像或三维模型生成具有水墨艺术风格的图像或图像序列、模拟毛笔的输入。传统的水墨图像渲染主要基于物理图形空间，以CPU实现水墨风格的描边和内部效果，虽然能产生水墨风格的渲染效果，但存在着以下缺点：
[0004]1、基于CPU进行一系列的图形处理，对CPU的要求很高，而且效果因模型而异；2、处理的复杂程度与具体模型有关，当模型较多时处理会非常困难；3、需要针对每个模型设计专门的着色器，仅适用于场景中个别模型的水墨图像渲染。
[0005]针对以上缺点，数字化图像水墨风格渲染技术应运而生，能够将任意图片通过运算处理生成一幅相应风格的水墨画，能够低成本、高速的进行水墨风格渲染。但是该方法仅适用于图片的风格化渲染，并不支持图像模型的风格化渲染，在应用上存在一定的限制。
[0006]因此，如何提供一种水墨图像渲染方法，实现对图像模型进行风格化渲染，提升水墨图像渲染的适用范围，成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种水墨图像渲染方法，实现对图像模型进行风格化渲染，提升水墨图像渲染的适用范围。
[0008]本专利技术是这样实现的：一种水墨图像渲染方法，包括如下步骤：
[0009]步骤S10、获取图像模型，并基于模型类别对所述图像模型进行分类；
[0010]步骤S20、对分类后的所述图像模型进行水墨风格化，输出风格化图像；
[0011]步骤S30、对所述风格化图像进行渲染，得到水墨图像。
[0012]进一步地，所述步骤S10中，所述模型类别包括地形模型、对象模型以及水墨模型；
[0013]所述地形模型包含由地形编辑器生成的地形、山体以及石头；所述对象模型包含贴图；所述水墨模型为具备水墨风格的模型。
[0014]进一步地，所述步骤S20具体包括：
[0015]步骤S21、判断所述图像模型的模型类别，若是地形模型，进入步骤S22；若是对象模型，进入步骤S23；若是水墨模型，直接输出风格化图像，并进入步骤S30；
[0016]步骤S22、利用第一水墨着色器对所述图像模型进行水墨风格化，输出风格化图像，并进入步骤S30；
[0017]步骤S23、利用第二水墨着色器对所述图像模型进行水墨风格化，输出风格化图
像，并进入步骤S30。
[0018]进一步地，所述步骤S22中，所述第一水墨着色器的实现包括以下步骤：
[0019]步骤S221、利用模型扩张法将所述图像模型在视角空间下进行顶点扩张，得到第一轮廓线，并基于预设的轮廓颜色对所述第一轮廓线进行渲染；
[0020]步骤S222、重复步骤步骤S221若干次，进而增加所述第一轮廓线的宽度；
[0021]步骤S223、创建一噪声图，利用所述噪声图剔除第一轮廓线的噪声；
[0022]步骤S224、利用光照模型对所述图像模型的光照进行平滑过渡处理；
[0023]步骤S225、利用笔触纹理贴图对所述图像模型的纹理贴图坐标进行扰动；
[0024]步骤S226、利用所述噪声图对图像模型的纹理贴图坐标进行扰动；
[0025]步骤S227、利用渐变贴图对所述图像模型进行颜色采样；
[0026]步骤S228、对所述图像模型进行高斯模糊，输出风格化图像。
[0027]进一步地，所述步骤S221中，所述模型扩张法的公式为：
[0028]V'＝V+n*width；
[0029]其中V表示图像模型的顶点；V'表示图像模型扩张后的顶点；width表示图像模型扩张的宽度；n表示图像模型顶点法向量；
[0030]所述步骤S224中，所述光照模型采用Half
‑
lambert，公式为：
[0031]C1＝(C0*M)*(0.5*max(0,dot(n,L))+0.5)；
[0032]其中C0表示平滑过渡处理前的光照强度；C1表示平滑过渡处理后的光照强度；M表示图像模型的漫反射颜色；L表示光源方向的单位向量；
[0033]所述步骤S228中，所述高斯模糊的公式为：
[0034][0035]其中x表示图像模型的横坐标；y表示图像模型的纵坐标；σ表示分布的幅度，为正数；G(x,y)表示坐标(x,y)进行高斯模糊的结果。
[0036]进一步地，所述步骤S23中，所述第二水墨着色器的实现包括以下步骤：
[0037]步骤S231、利用法线点乘视线法检测所述图像模型的第二轮廓线；
[0038]步骤S232、利用光照模型对所述图像模型的光照进行平滑过渡处理；
[0039]步骤S233、利用笔触纹理贴图对所述图像模型包含的贴图进行混合，得到混合贴图；
[0040]步骤S234、对所述混合贴图进行色彩计算后，调整亮度、对比度以及饱和度，输出风格化图像。
[0041]进一步地，所述步骤S231具体为：
[0042]利用法线点乘视线法对所述图像模型的各顶点依次进行边缘检测：
[0043]Edge＝n
·
V；
[0044]其中V表示视线方向单位向量；n表示图像模型顶点法向量；Edge表示边缘系数；
[0045]当Edge的取值小于设定的阈值时，对应的所述顶点为位于第二轮廓线上的顶点，基于预设的轮廓颜色对位于第二轮廓线线上的各所述顶点进行渲染，得到第二轮廓线。
[0046]进一步地，所述步骤S30具体包括：
[0047]步骤S31、对所述风格化图像进行高斯模糊；
[0048]步骤S32、利用Sobel算子对所述风格化图像进行边缘检测，并绘制第三轮廓线；
[0049]步骤S33、利用最小方差的均值滤波器对所述风格化图像进行画笔笔触的模拟；
[0050]步骤S34、利用预设的噪声图对所述风格化图像进行扰动；
[0051]步骤S35、以纸张纹理作为所述风格化图像的滤镜，输出水墨图像。
[0052]进一步地，所述步骤S32中，所述Sobel算子的公式为：
[0053][0054]其中A表示原始的风格化图像；G
x
表示横向边缘检测的图像；G
y
表示纵向边缘检测的图像。
[0055]本专利技术的优点在于：
[0056]通过对图像模型按地形模型、对象模型以及水墨模型的模型类别进行分类，对地形模型和对象模型按不同的步骤进行水墨风格化，输出风格化图像，水墨模型则直接输出风格化图像，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水墨图像渲染方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S10、获取图像模型，并基于模型类别对所述图像模型进行分类；步骤S20、对分类后的所述图像模型进行水墨风格化，输出风格化图像；步骤S30、对所述风格化图像进行渲染，得到水墨图像。2.如权利要求1所述的一种水墨图像渲染方法，其特征在于：所述步骤S10中，所述模型类别包括地形模型、对象模型以及水墨模型；所述地形模型包含由地形编辑器生成的地形、山体以及石头；所述对象模型包含贴图；所述水墨模型为具备水墨风格的模型。3.如权利要求2所述的一种水墨图像渲染方法，其特征在于：所述步骤S20具体包括：步骤S21、判断所述图像模型的模型类别，若是地形模型，进入步骤S22；若是对象模型，进入步骤S23；若是水墨模型，直接输出风格化图像，并进入步骤S30；步骤S22、利用第一水墨着色器对所述图像模型进行水墨风格化，输出风格化图像，并进入步骤S30；步骤S23、利用第二水墨着色器对所述图像模型进行水墨风格化，输出风格化图像，并进入步骤S30。4.如权利要求3所述的一种水墨图像渲染方法，其特征在于：所述步骤S22中，所述第一水墨着色器的实现包括以下步骤：步骤S221、利用模型扩张法将所述图像模型在视角空间下进行顶点扩张，得到第一轮廓线，并基于预设的轮廓颜色对所述第一轮廓线进行渲染；步骤S222、重复步骤步骤S221若干次，进而增加所述第一轮廓线的宽度；步骤S223、创建一噪声图，利用所述噪声图剔除第一轮廓线的噪声；步骤S224、利用光照模型对所述图像模型的光照进行平滑过渡处理；步骤S225、利用笔触纹理贴图对所述图像模型的纹理贴图坐标进行扰动；步骤S226、利用所述噪声图对图像模型的纹理贴图坐标进行扰动；步骤S227、利用渐变贴图对所述图像模型进行颜色采样；步骤S228、对所述图像模型进行高斯模糊，输出风格化图像。5.如权利要求4所述的一种水墨图像渲染方法，其特征在于：所述步骤S221中，所述模型扩张法的公式为：V'＝V+n*width；其中V表示图像模型的顶点；V'表示图像模型扩张后的顶点；width表示图像模型扩张的宽度；n表示图像模型顶点法向量；所述步骤S224中，所述光照模型采用Half
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚俊峰，王兴铃，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：