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非真实感绘制漫画艺术效果的的实现研究

2020-03-02陈汝娟

大观·东京文学 2020年1期
关键词:绘制

陈汝娟

摘 要:文章主要提出了以非真实感绘制为基础的漫画艺术效果绘制的算法。在该算法中首先需要转变图像的色彩空间,并使用色彩量化等方法处理输入的图像,从而获得更加连续且局部区域色彩一致的图像,在此过程中还可以利用权值参数等控制滤波和量化的程度,其次要利用相关的滤波器等对输入图像的边缘信息进行处理,从而让边缘更加连续和清晰,最后让量化的结果图像中能够融合边缘图像,最终获得相应的漫画艺术效果。通过观察最终的漫画艺术效果能够了解到,该类绘制算法的操作相对比较简单,且容易实现。

关键词:非真实感;绘制;漫画艺术效果

注:本文系内蒙古师范大学科研基金项目内蒙古漫画艺术研究”(2017RWYB002 )阶段性研究成果。

随着时代的进步,在目前计算机图形学当中非真实感绘制已经成为研究的重点和热点内容,通过利用计算机生成的图片不具有真实感,但是却拥有一定的手绘风格的绘制技术是非真实感绘制的重要研究内容。

一、漫画艺术绘制相关概述

(一)漫画的概述

漫画的英文名称为cartoon,漫画的风格随着时代的变化正不断发生着变化,其塑造各种形象主要通过变形、夸张等方法进行,在一定程度上符合非真实感绘制的特点,同时还可以利用相关的技术绘制出图像,让其富含漫画艺术效果,此外漫画经常被用于动画领域当中,比如使用转描机技术对真实的运动物体进行逐帧追踪,将其直接转换成为动漫的场景。

目前使用的图像分割技术能够保证着色区域的连续性,所以经常被应用在漫画领域中产生漫画效果。有相关的学者基于mean-shift图像分割方法,让图像实现了多层次的、抽象性绘制,直接让图像拥有了漫画风格;也有相关学者基于该类图像分割方法的特征和滤波最小化的方法处理输入的图像,从而产生具有区域性的简化的漫画风格,让图像的压缩更加方便,但是当图像分割之后,其分割后的每一个区域都会形成闭合的边缘,导致处理的速度变慢,所以该类方法不适合运用于实时的绘制工作当中。同时滤波方法也能帮助图像产生一定的漫画效果,Kypsianidis等相关学者使用双边滤波将局部区域进行平滑,抽象绘制静态和动态图像;有学者提出了使用L0滤波方法抽象化处理输入图像,能够对一些区域的细节进行保留。综上所述,夸张、变形的漫画表现风格吸引了人们的目光,同时也让艺术表现形式不断丰富,在影视等相关领域当中具有较大的使用价值。

(二)漫画艺术绘制的相关流程

漫画艺术呈现出风格化的主要特点包括:一是具有较高的概括性,减少了不必要的细节,并突显出了图像中的特殊部分,让图像更具有视觉效果和吸引力。二是泛用颜色,让图像的颜色更加鲜明,局部区域内的颜色比较类似,不会出现比较细小的色块情况。三是具有较强的边缘强化性,通过增强边缘的信息能够将边缘的细节突显出来。四是具有较强的变形和夸张性,通过对主体进行变形,能够让漫画效果产生与真实场景不同的效果,进一步增强图像的吸引力。

通过对上述漫画风格特点的研究,本文主要设计了以下的绘制流程步骤:

首先需要转换输入图像的色彩空间,一般将其转换为Lab色彩空间,利用双边滤波处理亮度信息,该过程还可以根据实际的需求情况进行重复工作;其次经过双边滤波之后,就需要进行色彩量化处理,让局部区域的色彩具有统一性和连续性;再次要积极利用DOG滤波对图像的边缘信息进行检测,并通过相应的阈值处理,保证边缘图像的清晰度;最后需要在色彩量化结果图像当中有效融合边缘图像,并将相应的色彩空间进行转换(转换为RGB),最终就能获得相应的漫画艺术效果。

二、非真实感绘制漫画艺术效果的算法研究

提出漫画艺术效果绘制算法需要对以下几点问题进行充分考虑:需要重点考虑漫画效果中的亮度以及色彩信息;需要保存好图像的边缘信息;如果漫画效果丢失了部分细节,就需要局部概括色彩内容。要想保证绘制漫画艺术的效果就需要采用色彩量化技术以及双边滤波技术获得相应的色彩。

(一)双边滤波技术

使用双边滤波技术对图像进行处理,主要采用双边滤波器。该类滤波器是一种能够让图像平滑化的非线性滤波器,主要是通过卷积运算高斯滤波中存在的高斯权系数和输入的图像亮度,从而获得较为科学的滤波结果,滤波结果主要为高斯函数与距离函数的乘积。其与传统的滤波相比,不仅使用了像素之间存在的几何距离,还对像素之间存在的色彩、光度等的差异进行了考虑,能够在一定程度上将图像上存在的噪声有效去除,并使图像上的边缘信息得到保存。

由于在双边滤波当中加大了像素点灰度信息的权重,且领域内与中心像素点越靠近,其拥有的权重就越大。标准差越大,则图像的边缘信息就越模糊,如果标准差接近无限大时,其就与高斯滤波类似;而当标准差越小时,其边缘信息就越清晰,当标准差接近无限小时,经过双边滤波后的结果图像就与输入图像类似。在双边滤波的过程中,首先需要转换输入图像的色彩空間,一般是将RGB转换为Lab,对图像的亮度进行双边滤波,并将色彩信息加入其中,从而获得相应的结果图像。当标准差值不断增大,图像当中人物的眉毛等相关细节信息逐渐模糊,但是依旧保留了相关的边缘信息。

(二)色彩量化技术

让图像实现漫画效果最大的特点是要将输入图像当中原有的颜色细节信息忽略,让大部分区域内的颜色相接近,当图像得到双边滤波处理之后,还需要通过色彩量化重建色彩。色彩量化主要是通过选择色彩让其成为新的调色板,通过重新分配图像局部色彩接近区域的颜色的过程,对其进行色彩量化处理。

(三)检测图像边缘

艺术家在创作漫画的过程中,往往通过使用简单的线条产生漫画艺术效果,所以在漫画效果当中,轮廓信息非常重要。图像的边缘检测主要基于领域计算,可以通过检测算子不同的边缘对边缘进行检测,如果边缘的检测算子使用增强信号的方法获取边缘信息时,也在一定程度上增加图像的噪声,因此可以采用更加先进的DOG滤波器提取边缘信息,该类滤波器具有较高的稳定性,能够抑制图像产生较大的噪声,从而让提取出的边缘信息更具有连贯性和平滑性。

图像的边缘检测中使用DOG算子进行滤波,也就是要求两次高斯滤波后的结果差值,通过将标准差和相应参数进行改变,就能得到不一样的轮廓图,并且轮廓当中边缘的粗细形状也可以进行调节,最终得到良好的边缘效果。通过相关实验可以了解到,使用DOG算子计算得到的图像,其图像边缘相对比较平滑,并且也保留了较多的细节信息,如果原始图像存在灰度差异,就会导致提取出的边缘亮度不一样,出现了一些比较弱的边缘,所以为了能够让边缘清晰可见,就需要将边缘的亮度进行统一。可以积极采用阈值处理的方法处理图像的边缘内容,并设置合理的阈值,对图像的边缘进行二值化处理,让结果图像能够达到预期的效果,保证边缘图像的亮度一致。

三、结果与分析

为了保证该绘制算法的可行性,将该绘制算法处理不同的输入图像,能够实现非真实感绘制漫画艺术的效果。主要在Windows XP操作系统中进行该实验,实验的硬件环境为3.2GHz Intel CPU,内存为2GHz,软件为Matlab 2012a。通过对网络图片进行实验可以了解到,边缘图像完美地融入了结果图像当中,同时也保留了图像的色彩,让图像的局部区域形成了色彩量化,图像的轮廓具有较高的清晰度,漫画效果比较良好。并且针对图像边缘不连贯,具有较多杂散点的图像可以积极利用阈值处理,将其边缘增强,并有效去除比较小的杂散点,让图像的边缘信息更加连贯,让其能够与真实的漫画效果相符。针对细节描绘比较清晰但是色彩量化比较僵硬的情况,可以使用转描机解决相关的问题,能够让色彩量化更符合漫画艺术效果。

漫画风格正随着时代的发展而不断发生变化,非真实感绘制已经成为研究的热点,因此本文主要对非真实感绘制中漫画艺术风格的模拟问题进行了研究,提出了一种绘制算法,该算法能够通过变换输入图像的色彩空间,并对图像进行双边滤波和色彩量化处理,让图像具有较为明显的漫画艺术效果,同时积极利用DOG滤波器,能够有效让边缘图像融合在结果图像当中,获得漫画艺术效果图像。随着社会的不断发展,在未来该类技术还会积极应用到各个领域当中,比如三维影像等抽象领域,所以需要相关研究人员有效采用硬件加速,将算法处理和绘制的效率进一步提高,让图像、视频等都能够实现实时的漫画艺术效果,推动相关企业的有效发展。

参考文献:

[1]钱文华,徐丹,普园媛,等.非真实感绘制漫画艺术效果的研究与实现[J].图学学报,2016(2):218-223.

[2]郑娜,穆平安.基于改进双边滤波的非均匀光照图像校正算法[J].电子测量技术,2019(17):157-161.

[3]范灵.基于混合滤波算法的数字图像去噪方法研究[J].信息技术,2019(8):79-82,87.

[4]甘霞,朱福喜,冯浩.基于熵正则L0梯度最小化模型的图像平滑方法[J].电视技术,2018(6):17-23.

作者單位:

内蒙古师范大学美术学院

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