中国水墨画是一门历史悠久的艺术,在中国已经具有了近千年的历史。对传统绘画艺术进行仿真是计算机领域最具挑战性的课题之一。随着计算机图形学的飞速发展,人们对真实绘图进行了大量的仿真研究,不断引入新的图形学技术,在油画、水彩画等西画系的艺术品类上取得了卓越的成就,但是对于东方画系的中国水墨画的仿真研究,还处于起步阶段。本文基于长期的绘画实践,对中国水墨画这一复杂而丰富的系统作出了科学的分析,详细地描述了水墨画各组成要素的特性,提出了分解水墨画效果的研究方法,提出了一个针对中国水墨画效果的仿真模型体系。该模型周详地考虑了毛笔模型、宣纸模型以及水墨扩散模型。模型以力学模型仿真毛笔,以弯曲弹簧模型来描述笔毛的行为;提出了以纤维结构来模拟宣纸模型,并考虑了宣纸有效厚度对水墨扩散的影响;以渗流力学模型来分别考虑水和墨的扩散行为,并提出了胶对扩散的影响。这样就完成了一个以自然为基础、融合墨汁特性的水墨扩散互动技术模型,让模拟出来的图像更能符合中国水墨画的独特风格,并且可以根据参数进行效果的控制,使水墨扩散的模拟更合理,呈现的水墨画更生动、更逼真。同时本文在SEED-VPMDM642图像处理平台上完成水墨画非真实成像算法的优化,编写了图像文件的获取程序,详细设计了水墨画非真实成像算法的图像采集模块、处理模块和显示模块。实验结果表明该算法能够实时地生成生动逼真的具有中国水墨画风格的图像。本文在这个方向做的研究,对中国水墨风格的计算机应用以及辅助制作的发展具有一定的意义。