交互式絕版套色木刻數(shù)字合成技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及交互式絕版套色木刻數(shù)字合成技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 絕版套色木刻版畫(huà)，簡(jiǎn)稱(chēng)絕版套刻，是對(duì)普通木刻版畫(huà)的一種延伸。普通套色木刻 采用多版套印的形式，而絕版套刻利用一版多套的原理，在同一版面上采用邊刻邊印的方 法完成作品套印，僅用一塊木板，刻一版印一版。完成一次顏色印刷后，將畫(huà)面需要該顏色 的部分刻去，使之在木板上呈現(xiàn)凹面，再次印刷時(shí)，該部分顏色保留在畫(huà)面上，而其它部分 被再次印刷的顏色所覆蓋，因此產(chǎn)生色彩重疊的特殊效果。由于每完成一次印刷均要進(jìn)行 一次刻制，刻制之后無(wú)法印刷前一版內(nèi)容，因此稱(chēng)為"絕版"。絕版套刻正因其特殊的創(chuàng)作形 式使其更具藝術(shù)價(jià)值。本發(fā)明通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)字模擬技術(shù)，W數(shù)字的方式合成具有絕版套刻 效果的圖像。。絕版套刻是一種極具云南地方特色和藝術(shù)價(jià)值的中國(guó)傳統(tǒng)文化，因此數(shù)字模 擬合成該藝術(shù)形式不僅解決了其"絕版"問(wèn)題，更是對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的保留和傳承。本發(fā)明 提出一種交互式云南絕版套色木刻版畫(huà)數(shù)字合成方法，并開(kāi)發(fā)了相關(guān)的軟件系統(tǒng)。該方法 依靠筆刷繪制，操作簡(jiǎn)單快捷，同時(shí)提供了更加靈活的創(chuàng)作空間W產(chǎn)生不同風(fēng)格的藝術(shù)作 品。
[0003] 在非真實(shí)感繪制領(lǐng)域，套色木刻數(shù)字合成方面的研究并不多。MIZUNO,S.W等人 提出一個(gè)虛擬的木刻自動(dòng)生成系統(tǒng)，對(duì)木刻版畫(huà)中使用到的工具按物理特性建模，通過(guò)對(duì) 虛擬顏料的模擬來(lái)生成木刻版畫(huà)。但該方法是對(duì)=維物理過(guò)程的模擬，交互過(guò)于復(fù)雜，計(jì) 算速度較慢。Mell〇b3等人提出基于圖像的虛擬木刻風(fēng)格化方法，先進(jìn)行圖像分割，然后計(jì) 算方向場(chǎng)、模擬木刻紋理，最后擅染紋理來(lái)完成木刻風(fēng)格化繪制。但是該函數(shù)模型過(guò)于簡(jiǎn) 單，產(chǎn)生的線條較為單一，與真實(shí)的木刻刻痕存在較大差距。而且，該方法僅限于黑白木刻。 WinnemollerW提出一種擴(kuò)展于高斯差分狂DOG)的風(fēng)格化方法，該方法通過(guò)調(diào)整參數(shù)可W 得到鉛筆畫(huà)、炭筆畫(huà)和黑白木刻畫(huà)等風(fēng)格化效果，但是該方法局限于圖像邊緣部分的風(fēng)格 化，并且參數(shù)較多，不容易控制。解婉譽(yù)[4]提出一種基于改進(jìn)的ETF模型，在生成的流線 上放置刻痕紋理的木刻合成方法，其將圖像分為前景背景，前景進(jìn)行二值化后局部膨脹，再 貼入刻痕，背景采用紋理合成方法生成木刻版畫(huà)背景，再將前景背景進(jìn)行合成。但該方法效 果并不理想，并且局限于黑白木刻，無(wú)法應(yīng)用于套色木刻版畫(huà)的合成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供交互式絕版套色木刻數(shù)字合成技術(shù)，解決了現(xiàn)有木刻版畫(huà) 數(shù)字模擬合成技術(shù)中刻痕不真實(shí)和過(guò)于簡(jiǎn)單，局限于對(duì)黑白木刻版畫(huà)模擬的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是交互式絕版套色木刻數(shù)字合成技術(shù)，其特征在于提供 一種基于二維的圖形、圖像交互操作的方式來(lái)生成具有絕版套刻版畫(huà)效果的圖像，該方案 按照W下步驟進(jìn)行：
[0006] 步驟1 ;采集刻痕圖像，獲取刻痕元素，并對(duì)刻痕元素進(jìn)行編輯，生成刻痕庫(kù)；
[0007] 步驟2 ;首先將輸入圖像進(jìn)行色彩聚類(lèi)處理；
[000引步驟3 ;按聚類(lèi)后的顏色進(jìn)行分層，相同顏色為一層，得到各版次彩色模板和二值 模板，彩色模板模擬真實(shí)套刻時(shí)的各版次，二值模板則為后面著色前的掩膜處理做準(zhǔn)備；
[0009] 步驟4 ;對(duì)刻痕庫(kù)中的刻痕采用刻痕繪制算法，將刻痕變形后放置到與彩色模板 線條對(duì)應(yīng)的位置，生成各版次黑白木刻圖像；對(duì)于大量重復(fù)并簡(jiǎn)單的刻痕，利用畫(huà)筆繪制小 塊刻痕紋理樣本，通過(guò)紋理合成技術(shù)合成大塊刻痕紋理，最終通過(guò)筆刷將合成的紋理繪制 到彩色模板中；
[0010] 步驟5 ;采用ImageQuilting紋理合成方法來(lái)完成刻痕紋理的合成工作；
[0011] 步驟6;著色；
[0012] 步驟7 ;色彩傳遞；基于已有真實(shí)絕版套刻色彩素材，交互式的拾取顏色對(duì)原顏色 表中各版顏色值進(jìn)行更改。
[0013] 步驟 8 ;邊緣繪制；采用XDoG(eXtendedDifference-〇f-Gaussians)算法進(jìn)行邊 緣提取及風(fēng)格化處理。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟1中刻痕元素的獲取方法采用閉合型樞圖算法。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟1所述刻痕元素編輯分為扭曲，旋轉(zhuǎn)，縮放，編輯操作利用圖像 幾何變換中的投影變換完成。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟2中進(jìn)行色彩聚類(lèi)處理采用K-mean聚類(lèi)算法。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟6中著色的方法為：
[001引 1)步驟4、5刻痕繪制合成后，得到各版次的黑白木刻圖像如圖7所示，設(shè)各版圖 像為Iw，iG(0，k-l)，其中k為版數(shù)（即層數(shù)），利用步驟2、3生成的二值模板（記為T(mén)bi， ie(0，k-l))進(jìn)行掩膜處理，去除不屬于本層的部分；
[0019] 2)設(shè)二值模板圖像Tm中某點(diǎn)像素值為Pt(x，y)，前面各版的累加二值模板 為，其對(duì)應(yīng)像素值為Pto(X，y)，當(dāng)前版黑白木刻圖像Iw上相同坐標(biāo)點(diǎn)處的像素值 為化(X，y)，上一版在該點(diǎn)處像素值為化p(x,y);設(shè)當(dāng)前版IW的顏色值為color_ current,下一版的顏色值為color_next，且記gray為IW中當(dāng)前像素的灰度值。則 有
[0020] 當(dāng)Pt(X, y)= 0 時(shí)；
[00川如果Pto (X，y) = 1，則化（X，y)=化P (X，y);
[002引 如果Pto(X,y)= 0,則Pc(X,y)=color_next ;
[002引當(dāng)Pt(X，y)= 1 時(shí)；
[0024]如果化（X,y) =gray,則Pc(X,y) =color_mix;
[002引 如果Pc(X,y)聲gray,則Pc(X,y)=color_next ;
[0026] 其中color_mix為當(dāng)前層顏色color_cu;rrent和下一層顏色color_next的混合， 即公式（3)。
[0027]
[002引 3)重復(fù)1)，2)兩步直至所有圖層著色完成。圖8為每版著色效果。
[0029] 進(jìn)一步，所述步驟7中的式色彩傳遞方法前期收集已有的真實(shí)絕版套刻圖像素 材，并將該些素材整理生成顏色體系素材庫(kù)，在進(jìn)行著色前若需要更改原顏色表中各版顏 色值時(shí)，從素材庫(kù)中選取內(nèi)容類(lèi)似的素材，拾取該素材的相應(yīng)顏色值，用其替換原顏色表中 相應(yīng)版的顏色值，然后再進(jìn)行著色。
[0030] 進(jìn)一步，所述步驟8中XDoG定義為；
[003引D0(x_，0 ,k,I) =G(x_, 0 ,I)-G(x_,k? 0 ,I) (6)
[0034] 公式（4)定義了W原點(diǎn)為中屯、的二維高斯函數(shù)，式中X'代表二維坐標(biāo)系中的坐標(biāo) 點(diǎn)，0為標(biāo)準(zhǔn)差，公式（5)為圖像I與高斯函數(shù)g進(jìn)行卷積，公式（6)為DoG算子。
[0035] 本發(fā)明的有益效果是數(shù)字合成的絕版套刻圖像和藝術(shù)家實(shí)際創(chuàng)作的絕版套刻作 品較為相似，模擬效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是掃描得到的圓口刀真實(shí)刻痕圖像示意圖；
[0037] 圖2是改進(jìn)的閉合型樞圖算法樞圖結(jié)果；
[003引圖3 (a)是刻痕編輯界面不意圖；
[0039] 圖3(b)是刻痕編輯結(jié)果示意圖；
[0040] 圖4是刻痕放置算法中的向量計(jì)算的曲線上矢量計(jì)算；
[0041] 圖5是刻痕放置算法中的向量計(jì)算的刻痕上矢量計(jì)算；
[00創(chuàng)圖6是ImageQuilting算法的邊界最小路徑示意圖；
[0043] 圖7(a)為繪制后得到的黑白木刻圖；
[0044] 圖7化）為對(duì)應(yīng)第2版木刻結(jié)果圖；
[0045] 圖7(C)為對(duì)應(yīng)第6