保外观特征的数字浅浮雕生成

• 作 者: 刘佳
• 机 构: 浙江大学
• 出 处: 浙江大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 数字浮雕 梯度场 凹凸映射 特征分析

浮雕,是在平面上雕刻出凹凸起伏形象的一种雕塑。近几年,随着计算机图像图形处理技术的发展,数字浮雕作为一种新的艺术形式和工业生产方式得到了广泛的应用。数字浮雕的生成要平衡一对矛盾：浮雕的厚度和模型的外观特征(细节和凹凸感)。以往的工作在保证浮雕厚度的同时大部分只针对模型特征的某一个方面,对于整体外观的保持都不理想。为此本文介绍一种改进的方法帮助浮雕设计者利用三维模型自动生成浅浮雕,这种方法可以把模型压缩到任意的厚度,而且能够很好地保持住模型表面的细节和凹凸感。本文的方法主要是基于一些基本的观察：由于浮雕一般是构建在平面背景之上的,人在观察浮雕的时候实际.上可以把浮雕看成一个高度场。这样,我们在压缩场景的时候就可以只处理场景的高度,而不是处理场景在所有方向上的压缩。同时,我们发现在把模型参数化压平到平面上时,如为每个顶点赋予原模型的顶点法向量,渲染出来图像好似有凹凸不平的细节,看上去仍像是三维的。浮雕设计者先输入一个三维模型或场景,调整好用户的视角,我们的方法是利用高度场所对应的梯度场的数域特性对场景的梯度进行压缩。整个过程中根据凹凸映射的原理控制顶点法向的扰动,在不改变纹理和颜色信息的条件下,可以让图像产生凹凸起伏、错落有致的效果。这样,我们就很好地保持了输入模型的外观特征。另外根据人类低级别视觉系统对于“视觉区域”的筛选,我们加入了特征分析的元素,优先保持模型特征区域内的细节和凹凸感,进一步优化了我们的方法。本文最后展示了几组结果,对比以往的方法可以发现生成的浅浮雕更加形象逼真,在薄厚度的情况下依然具有很好的视觉效果。