非真实感绘制（Non-photorealistic rendering，NPR）是计算机图形学的一类。自20世纪90年代中期，非真实感绘制逐渐成为计算机图形学的研究热点之一。非真实感绘制指的是利用计算机生成不像照片一样具有真实感，而是具有手绘风格的一种图形生成的技术。其目的不在于表现图形的真实性，而主要在于表现图形的艺术特质、模拟艺术作品。作为真实感图形的有效补充，极大地丰富了计算机对图形学的研究。非真实感绘制利用非真实感绘制技术可以生成油画、水彩画、水墨画、钢笔画等多种艺术特效，甚至可以模拟艺术大师的绘画作品和风格。随着非真实感绘制技术的发展，人们更多地将该技术应用到铅笔画的模拟绘制上，已然成为非真实感绘制的研究热点。铅笔画的绘制是指将具有不同明暗效果的线条，通过不同的铅笔的色调，形成一种自然、流畅、简洁、明快的效果。本文的主要工作包括：对非真实感绘制技术的发展现状做了研究，尤其对非真实感绘制中铅笔画的发展现状做了详尽的研究；对铅笔画生成技术中几种图像处理原理和方法做了研究；对已有的铅笔画生成方法进行了改进。本文提出一种HSV空间轮廓提取方法以及一种基于图像灰度分层的快速的铅笔画纹理生成方法，并将铅笔画绘制技术扩展到彩色图像空间和动态的视频场景中。本文的创新点有以下几个方面：1.本文采用了优于传统的轮廓边缘检测方法，以霓虹算法为基础，提出在HSV色彩空间对图像进行处理，实现了图像轮廓的提取过程，使得铅笔画轮廓线条有了明暗效果，颜色不再单一。与其他轮廓提取方法相比，本文提出的方法得到的轮廓效果更好。2.本文提出一种基于图像灰度分层的快速的铅笔画生成方法。根据图像每个像素的灰度值来划分层次。该方法既可以生成较好的铅笔画效果，又加快了生成速度，提高了生成铅笔画的效率。3.本文将铅笔画效果的模拟扩展到彩色图像空间和动态的视频场景中。本文在这方面做了一定的补充。虽然对于铅笔画研究在不断深入，但是对于彩色铅笔画及视频铅笔画的研究算法还很少，本文将铅笔画生成方法应用到彩色铅笔画绘制及视频处理中，得到较好的彩色铅笔画效果和铅笔画的动态视频效果。