水墨画是东方艺术的典型代表,而目前繁杂的3D水墨动画制作工艺,不利于传统文化的传播,如能利用现有水墨作品,快速制作水墨效果,将打破这一尴尬局面。本文在图像分析处理和非真实感渲染技术的基础上,提出一种基于水墨画和3D模型的艺术风格传递算法,能够快速得到与输入作品风格相似的3D水墨渲染效果。算法包括水墨作品预处理、水墨风格特征分析提取和基于特征的3D水墨渲染三部分。通过深入分析水墨风格差异成因,将水墨对象的风格特征归纳为轮廓特征和内部特征两部分。在作品预处理部分,考虑笔道的块状或细长区域特性,采用“无核”区域生长和区域合并相结合的方法完成图像分割,改进区域合并准则和终止合并准则,得到更符合水墨特点的分割结果,并提高了运算效率;提取水墨对象后,结合对象边界信息和区域形状信息完成轮廓区域和内部区域的分离。在水墨风格特征分析提取部分,对于轮廓和内部细长区域,基于区域中心线提出规则化样本纹理提取方法,记录沿中心线的宽度变化和纹理变化特征;对于内部非细长区域,基于灰度直方图分析提取其墨色比例信息;特征提取的结果在表征输入作品风格特征的同时,又能与基于特征的3D渲染算法良好地结合。基于特征的3D水墨渲染部分,给出了根据特征提取结果和模型表面特征信息生成映射纹理、制定映射规则的具体方法,采用二维纹理映射技术实现3D模型轮廓线和内部特征线的水墨效果渲染,避免了使用虚拟毛笔绘制特征线的复杂性;结合特征分析提取的墨色信息,通过基于直方图分析的墨色映射方法,完成对模型内部区域的渲染,一定程度上反映了输入作品的用墨特点。实验表明,对于简单的水墨作品,本文算法能够有效地将其风格传递给3D模型,得到兼具模型形体特征和作品艺术风格的渲染结果,为重用已有水墨风格进行快速3D渲染提供了新的思路和手段。