【摘 要】
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素描画是以线条为主的艺术画,艺术家确立了创作意图后,首先要对绘画对象进行分析,提取出绘画线条,根据自己的艺术特点进行抽象和风格化,最后进行绘制。为此,本文以三维点云为基础模型,进行了三维素描画模拟方法的研究。主要创新性工作概括如下:（1）介绍了一种点云模型脊谷线提取方法。使用传统的曲率阈值判断脊谷点的算法,然后连接并优化脊谷线,使其能够表达点云模型的部分特征。（2）获得了一种三维点云模型轮廓线的提
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“面向理解的室内场景空间结构恢复与表达（No.61472319）”；
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素描画是以线条为主的艺术画,艺术家确立了创作意图后,首先要对绘画对象进行分析,提取出绘画线条,根据自己的艺术特点进行抽象和风格化,最后进行绘制。为此,本文以三维点云为基础模型,进行了三维素描画模拟方法的研究。主要创新性工作概括如下:（1）介绍了一种点云模型脊谷线提取方法。使用传统的曲率阈值判断脊谷点的算法,然后连接并优化脊谷线,使其能够表达点云模型的部分特征。（2）获得了一种三维点云模型轮廓线的提取方法。在特定视点下,给出一种基于视点的边缘轮廓点提取算法,总结已有轮廓点连接的不足,设计了一种轮廓线连接算法,从而完善外部轮廓线特征。（3）给出一种点云脊谷线和轮廓线的融合方法。在一个视点下,由于点云无拓扑结构,并且点与点之间具有间隙,从而针对脊谷线介绍了一种点云可见性算法,使其在视线背面的点不可见。由于轮廓线是在特定视点下的二维图形,而脊谷线是根据三维曲率阈值探测到的三维图像,因此探索出一种轮廓线和脊谷线整合算法。（4）设计一种线条粗细扩散变化模型。针对已融合的脊谷线和轮廓线,给出一种基于角度的线条粗细变化方法,来解决不同弯曲程度下线条的粗细扩散;同时,给出一种基于深度的线条粗细变化方法,来解决不同深度的线条粗细扩散,根据二者构造线条模型,为素描画的线条绘制奠定基础。（5）给出一种基于线条密度的阴影变化模型。在特定光照下,给出一种阴影区域提取算法;同时分析真实素描画阴影区域线条的密度分布,探索出一种线条密度算法;为了描绘出阴影区域的渐变式亮度,设计出一种阴影区域灰度变化算法,最后将线条模型和阴影模型融合,绘制素描画效果。
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