矢量图,作为图像的一种表示方法,以其缩放不失真、存储空间小等特性,越来越受到人们的青睐,广泛应用于电影、医疗等重要领域。相关矢量图的编辑和渲染研究层出不穷。本文分析比较了当前矢量图编辑和渲染技术的优缺点,结合现有矢量图提取和渲染系统,提出了一种基于特征曲线的快速高效的矢量图编辑和渲染的方法,实现了矢量图的实时渲染。基于该方法,设计实现了一个方便用户操作和管理矢量图的系统。首先,本文在综合了多种矢量图提取算法的基础上,结合图像矢量化编辑和渲染系统的特点,提出了一种用于快速提取边缘曲线的方法—特征曲线法,基于该方法实现了对轮廓信息的快速提取。通过聚类的方法将检测出的轮廓信息(像素)进行分类,并对聚类后的曲线信息进行拟合,使之成为便于操作管理的B-样条曲线。其次,对于提取出的矢量图信息,进行了一系列优化,主要有提取效果优化和GPU加速优化,一方面提高了矢量信息的真实性,另一方面使得提取过程实时,在此基础上,提供了一个良好的编辑矢量化信息的交互界面,方便对矢量化信息的管理和编辑。接着,依据自动提取出的图像矢量化信息,结合当前矢量图渲染的常用技术,提出了一种适合本系统的快速渲染方法——梯度定向热扩散。该方法一方面保证了渲染后的图像色彩均匀,另一方面使得渲染过程实时。除此之外,针对渲染过程存在的一系列问题,做了一系列优化,主要是颜色值估计优化和图像处理过程速度优化。最后,基于上述方法,设计实现了一个用于图像矢量化编辑和渲染的系统,讨论了各个模块的功能以及依赖关系。整个系统中引入GPU加速技术,实时的实现了矢量图的编辑和渲染。