一种二维彩色铅笔画自动绘制方法
【专利摘要】本发明涉及一种二维彩色铅笔画自动绘制方法，首先在HSI色彩空间下，对亮度通道（I）计算输入图像的梯度信息，生成一个梯度矢量场，并在亮度通道（I）根据输入图像的亮度信息，生成白噪声图像；然后，利用输入图像当前像素点的矢量信息生成当前像素点的铅笔滤镜算子；将滤镜算子与白噪声图像的像素点做卷积运算，得到黑白铅笔画草图；将输入图像色彩通道（H、S）的色彩信息添加到黑白铅笔画草图中；进行色彩空间转化，在RGB色彩空间，生成彩色铅笔画草图；将提取轮廓线的输入图像与彩色铅笔画草图进行图像融合，形成彩色铅笔画效果图。解决了现有绘制方法生成的彩色铅笔画草图色彩失真严重、纹理特性不明显的问题。
【专利说明】一种二维彩色铅笔画自动绘制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种二维彩色铅笔画自动绘制方法。
【背景技术】
[0002]铅笔画是一种以铅笔或固体矿物为色素颜料，在不特定纸上，以明暗面为主，结合线条来表现对象特征所构成的画面，能给人以简洁明快、自然流畅的感觉。
[0003]彩色铅笔画的效果图不仅能够保留黑白铅笔画的纹理特性，同时可以借助于不同的色彩来增强其艺术表现力，然而手工铅笔画绘制技术存在着各种各样的缺点，并不能够轻易的被人们掌握，因此，用计算机来模拟生成具有铅笔画艺术效果的图片具有重要的应用和娱乐价值。
[0004]目前，可以应用的彩色铅笔画生成软件相对较少，常见的有国外专用软件Photoshop等，但是这些软件处理的自动化程度较低、色彩失真严重，铅笔纹理特性不明显，最终效果不理想。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种二维彩色铅笔画自动绘制方法，用以解决现有绘制方法生成的彩色铅笔画草图色彩失真严重、纹理特性不明显的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明的方案是:一种二维彩色铅笔画自动绘制方法，步骤如下:
[0007](I)将输入图像由RGB色彩空间转换到HSI色彩空间；
[0008](2)在HSI色彩空间下，对亮度通道(I)计算输入图像的梯度信息(Gx，Gy)，生成一个梯度矢量场V，并在亮度通道(I)根据输入图像的亮度信息，生成白噪声图像N ；
[0009](3)根据步骤(2)中得到的梯度矢量场V，利用输入图像当前像素点的矢量信息V(i，j)生成当前像素点的铅笔滤镜算子Pencil (i，j)；
[0010](4)将步骤(3)中得到的滤镜算子Pencil (i，j)与步骤(2)中得到的白噪声图像的像素点N (i，j)做卷积运算，生成新的像素值，得到黑白铅笔画草图；
[0011](5)在HSI色彩空间下，将输入图像色彩通道(H、S)的色彩信息添加到步骤(4)中的黑白铅笔画草图中；
[0012](6)将输入图像由HSI色彩空间转换到RGB色彩空间，生成彩色铅笔画草图；
[0013](7)将提取过轮廓线的输入图像与步骤(6)中生成的彩色铅笔画草图进行图像融合，形成彩色铅笔画效果图。
[0014]所述步骤(3)中，生成铅笔滤镜算子Pencil (i, j)的方法步骤如下:
[0015](I)由输入图像当前像素点的矢量信息V(i，j)计算出矢量的模|V(i，j) I和方向角Θ，|v(i，j)|即为笔刷的长度；
[0016](2)确定铅笔滤镜的尺寸为 2|V(i，j) I*sin0 X2|v(i，j) |*COS0 ；
[0017](3)计算滤镜中每个点到滤镜中心点的距离r ；[0018](4)计算滤镜中每个点到倾角为Θ的方向线的距离d;
[0019](5)设笔刷宽度D，如果d>D，则当前位置的滤镜算子Pencil (i, j) =0 ；否则Pencil (i，j)=D-d，其中，D由系统预置默认值提供，或由用户自定义。
[0020]所述步骤(2)中生成白噪声图像的方法为:首先生成一个[0，I]之间的随机数
P，并令
【权利要求】
1.一种二维彩色铅笔画自动绘制方法，其特征在于，步骤如下: (1)将输入图像由RGB色彩空间转换到HSI色彩空间； (2)在HSI色彩空间下，对亮度通道(I)计算输入图像的梯度信息(Gx，Gy),生成一个梯度矢量场V，并在亮度通道(I)根据输入图像的亮度信息，生成白噪声图像N ； (3)根据步骤(2)中得到的梯度矢量场V，利用输入图像当前像素点的矢量信息V(i,j)生成当前像素点的铅笔滤镜算子Pencil (i，j)； (4)将步骤(3)中得到的滤镜算子Pencil(i，j)与步骤(2)中得到的白噪声图像的像素点N (i，j)做卷积运算，生成新的像素值，得到黑白铅笔画草图； (5)在HSI色彩空间下，将输入图像色彩通道(H、S)的色彩信息添加到步骤(4)中的黑白铅笔画草图中； (6)将输入图像由HSI色彩空间转换到RGB色彩空间，生成彩色铅笔画草图； (7)将提取过轮廓线的输入图像与步骤(6)中生成的彩色铅笔画草图进行图像融合，形成彩色铅笔画效果图。
2.根据权利要求1所述的二维彩色铅笔画自动绘制方法，其特征在于，步骤(3)中，生成铅笔滤镜算子Pencil (i, j)的方法步骤如下: (1)由输入图像当前像素点的矢量信息V(i，j)计算出矢量的模|V(i，j)I和方向角Θ，|v(i, j)即为笔刷的长度； (2)确定铅笔滤镜的尺寸 为2|V(i，j) *sin0 X2|V(i, j) *cos Θ ； (3)计算滤镜中每个点到滤镜中心点的距离r； (4)计算滤镜中每个点到倾角为Θ的方向线的距离d; (5)设笔刷宽度D，如果d>D，则当前位置的滤镜算子Pencil(i, j) =O ；否则Pencil (i，j)=D-d，其中，D由系统预置默认值提供，或由用户自定义。
3.根据权利要求1所述的二维彩色铅笔画自动绘制方法，其特征在于，步骤(2)中生成
(1、白噪声图像的方法为:首先生成一个[0，I]之间的随机数P，并令r = h ，如果T>p，则
I 255 J
4puP /J>r,Pe[ftl]将当前像素点的像素值置为255 ;否则，保留原像素值不变，即:MU) =
255 otherwise ，
(I 彳其中，N(i，j)为白噪声图像的像素点，:T = h - ke [0，I]，k为白噪声密度系数，Iinput
V O )为输入图像的原始像素值。
4.根据权利要求1所述的二维彩色铅笔画自动绘制方法，其特征在于，采用改进的Kirsch算子提取输入图像的轮廓线信息I_ ，其中，1^mour= Impin ? Ki , Ki=U^Ki, i=0,……，7，μ e (O, I] ,Ki为某个方向的Kirsch卷积核，μ为一个控制轮廓粗细程度的比例系数。
5.根据权利要求4所述的二维彩色铅笔画自动绘制方法，其特征在于，步骤(7)中进行图像融合的公式为Iratput= (l_c)*Isketc;h+c*I_t.，其中，c为图像融合比例系数，Isketeh为彩色铅笔画草图的像素信息，Icontour为输入图像的轮廓线信息。
6. 根据权利要求2所述的二维彩色铅笔画自动绘制方法，其特征在于，计算矢量的模|V(i，j)l 和方向角 θ 的方法为:|V(i, j) |=sqrt(Gx~2+Gy~2), Θ =arctan(Gy/Gx),其中，(Gx, Gy)为输入图像的梯度信息。
【文档编号】G06T11/00GK103489204SQ201310179509
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年5月15日 优先权日:2013年5月15日
【发明者】谢党恩, 张志立, 张玲, 冯战申 申请人:许昌学院