论文研究-基于彩色形态学的水彩画模拟.pdf

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通过分析和研究非真实感水彩画的绘制方法及特征,提出一种基于多结构多尺度彩色形态学的非真实感水彩画模拟方法。在实现水彩画的边缘暗色化及流动图案等特征的过程中,结合彩色形态学的开、闭、膨胀和腐蚀算子理论,设计一种新的环形、圆形与菱形相结合的结构元素,采用不同尺寸的多结构元素及多空间尺度的图像特征,在不同的颜色模型内进行操作,最终实现了非真实感水彩画的有效模拟。实验结果表明,该方法成功模拟出非真实感水彩画的独特艺术效果。
康丽锋,唐棣:基于彩色形态学的水彩画模拟 2010,46(5)159 余噪声,特別在进行彩色图像滤波的过程中适合用大的结构元散算法,它的扩散效果优于四领域内的扩散效果。接下来对 素。另外如果对Hsⅴ颜色空间内三个通道取相同结构元素时,图像进行流动图案处理,为不使其颜色值遭到破坏,此过程选 流动图案的效果并不明显,并且会岀现一些毛刺现象,如图3取在HsⅤ颜色模型内使用所设计的环形、圆形和菱形多结构 所示。另外,三个通道全部选用较大的结构元素时,就会发生图元素的结合对图像进行形态学滤波,达到处理后图像具有流动 像模糊的现象,使图像中的大部分有效信息被除掉,如图4所图案的艺术效果。最后应用融合的方法对图像加入纸张纹理, 示。所以在实现流动图案的过程中,设计出三种特殊结构元素使水彩画达到一种逼真的模拟。 的结合,即3×3菱形、4×4圆形、5×5环形三种结构元素相结合,42水彩画实现算法 由小到大,由内向外对三个颜色通道进行形态学操作,采用多 步骤1输入原照片。 结构元素的效果,如图5所示。实验结果表明:采用多结构元素 步骤2图像边缘暗色化。 相结合最终实现的流动图案效果比较理想。 (1)初始化,将原图存入数组 Image Array([M,N,K])。 (2)设计结构元素SE3、SE4、SE5对图像进行多尺度形态 0110 010 10101 学操作,检测图像边缘 Image Edge Image Edge= Image i-lm- 1001 SE3=101SE4= SE5=1 011 age ro; Image di、 mage ro分别为多尺度膨胀腐蚀图。 1001 010 10101 (3)边缘暗色化处理。得出暗色化图像 Edge Dark(x,y,k)。 0110 01110 步骤3随机产生扩散方向(△n1,△n2), Image differed(x,y)作 图2三种特殊结构元素SE3、SE4、SE5 为扩散效果图、Δ A verage为加权平均值,具体扩散过程如下 1 to m d for j=l to N do △m2 Image Diffie(x,y)= Edge Dark(x+△71,y+△n2)+△A erage AAneragerd =round(abs( Edge Dark (i,j)-Edge Darknt(x, y))/2) 步骤4产生流动图案 图3单一结构效果图图45×5结构效果图图5多结构效果图 (1) mage DiffRcB-→ Image DiffUs:空间转换。 4水彩画模拟流程 (2)利用步骤2中SE3、SE4、SE5对扩散后的图像进行多 结构彩色形态学运算。 4.1流程图 (3) Image Flys→ lmage Flrgr:空间转换。 基于物理模拟的方法能较好地突出水彩画的逼真效果,但 步骤5通过融合算法将纸张纹理加入流动图案图中,最 计算量相当大,为克服此问题并根据其基本思想和实现结果, 终实现水彩画模拟。 采用基于图像处理的非真实感模拟方法,此方法计算量相对减 少,并能较好地实现物理模拟所表现出的特征。该系统结构框5模拟结果 架如图6所示。 将彩色形态学的思想运用到非真实感水彩画的模拟过程 输入原照片 中,在不同颜色空间内操作,使水彩画的颜色信息没遭到任何 破坏或丢失;多尺度形态学的运用使边缘暗色化的效果更加突 二值化 出;多种结构元素的结合实现了流动图案效果;采用八领域内 多尺度边缘检测 的扩散方法以及结合融合的思想,使水彩画的扩散及纸张纹理 效果更加逼真,接近于手绘的风格。经过大量的实验证明了此 原图边缘暗色化 方法模拟结果的有效性,利用图像处理和形态学相结合的方法 扩散处理 来实现物理模拟的效果,不但节省时间,而且能够较好地体现 出水彩画的流动性、扩散性和吸附性等特点,再现了非真实感 流动图案 水彩画最独特的艺术风格。最终实验结果为下图所示:图7、图 纸张纹理 8为原照片,图9、图10为实现的水彩画。 输出效果图 图6系统框架图 基本思想:首先对输入的原照片进行边缘暗色化处理。处 理过程中主要有两个环节:一是图像二值化后对其进行基于尺 度n=2的多尺度形态学的边缘检测,查找图像边缘;另一个关 键环节是在检测到边缘的基础上对边缘信息进行暗色化处理 图7原照片 图8原照片 由于RGB模型内颜色是由浅到深的变化规律,在其空间模型6结论 内进行形态学操作,易改变图像像素的颜色值所以选取在RCB 通过研究彩色形态学的知识和水彩画的绘制方面,设计出 模型进行暗色化操作效果较好然后对暗色化处理后的图像特殊的结构元素,提出新的模拟非真实感水彩画的基本思想和 进行颜料扩散操作,此操作应用提出的八领域内加权平均的扩 (下转242页)

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