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经典的真实感图形学主要是追求仿真世界的真实效果,采用物理建模的方法,对实物场景的颜色、灯光、材质等属性进行模拟,仿真光线和对象的交互,产生仿真图像和视频的真实效果。但人类对于真实世界的模拟还远远不够,通过模拟真实世界来实现真实感绘制是一项极其复杂的工作。探索新的研究和应用领域已经是图形学发展的必然趋势。非真实感绘制(NPR:Non Photorealistic Rendering)建立在人类感知的基础上,结合了艺术的绘画规则与科学的技术方法,利用计算机生成具有手绘风格的图形,主要在于表现图形的艺术特质、模拟艺术作品,并且在自然艺术风格的模拟,图像信息的增强,动画的生成,数据的艺术表现以及医学、建筑学、教育学等方面都发挥着越来越重要的作用。此外,NPR适应图像内容,忽略次要细节,有效地将用户的注意力吸引到关键部分；能节省大量的人力、物力和时间来完成动画的制作、艺术效果的生成,这些特点使越来越多的研究者投入其中本文首先分析了真实感绘制存在的不足,介绍了非真实感绘制概念、特点和分类,指出非真实感绘制的研究意义。论文重点从纹理的角度出发,探讨和研究了一系列基于纹理的NPR技术,在基于样本的纹理合成基础上实现了纹理传输的艺术效果；通过纹理方向的确定,模拟了铅笔画、流体风格的艺术效果,并将铅笔画算法扩展到视频场景中；此外,论文将NPR技术与视频纹理合成技术相接合,将抽象艺术效果算法运用到视频纹理中,本文的主要工作和创新点包括以下几方面的内容：1.研究基于偏离映射的纹理传输技术。对已有的纹理传输算法进行回顾和总结,论文对基于图像类比技术的纹理传输算法进行改进。首先,为了得到与输入图像相同大小的纹理图像,利用改进的合成算法对纹理样本进行纹理合成,采用边界扩充、种子点选取、匹配过程优化等方法加速纹理合成过程,提高随机性和结构性纹理样本的合成效率。其次,基于Phong光照明模型改进了已有的纹理传输过程,环境光对传输效果的贡献根据目标图像的亮度自动调节,此外,实现了彩色图像的纹理传输效果。2.基于纹理的铅笔画艺术效果研究。铅笔画艺术效果是非真实感绘制技术最常见、最重要的艺术效果之一,介绍了已有的非真实感铅笔画艺术效果实现方法,将线积分卷积技术(LIC)作用于白噪声图,产生铅笔画笔划纹理,算法可调节色调和边缘信息。基于颜色空间的转变,在lαβ色彩空间实现了彩色的铅笔画艺术效果图像,此外,论文将相关算法扩展到视频纹理中,实现了视频纹理中的铅笔画艺术效果。3.基于LIC纹理的流体艺术效果研究。利用线积分卷积(LIC)技术,对输入图像进行纹理线条方向控制,通过迭代卷积模拟具有漩涡状、波动感的艺术效果图像。算法可根据参考纹理矢量图以及自身输入图像的梯度信息进行卷积；基于参考图像的局部统计特征,自适应地改变积分长度；采用迭代积分的思想加速迭代的过程,此外,利用颜色传输算法对绘制效果进行颜色渲染。4.具有抽象艺术效果的视频纹理合成技术研究。论文基于人的视觉对亮度、颜色、线条朝向等信息影响最大的特点,通过非线性扩散、量化光照信息、边缘增强等技术提出了自动的抽象模型,得到抽象的视频帧图像,算法可突出部分区域的细节信息；其次,与视频纹理合成技术接合,通过对视频帧的相似度计算、划分子序列、确定播放序列、视频帧纹理合成等技术得到无限播放的视频场景。