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点云艺术风格化是近几年来计算机图形学中的主要研究内容。由于非真实感渲染算法本身比较复杂,计算量巨大,尤其当这些算法被应用到视频渲染领域时,计算效率低的问题将变得犹为突出。 针对上述问题,本文对我们研究团队前期已经研究出的一些二维以及三维点云艺术风格化的生成算法,进行并行化设计,以便提高计算效率。主要工作如下: (1)工笔画算法的并行化及其实现 采用OpenMP多线程机制对工笔画计算中的线描稿、染墨稿以及色彩稿计算模块进行任务划分,实现工笔画的单机多核并行计算,同时采用MPI+OpenMP的混合模型对原始图像进行数据划分,从而实现工笔画计算的多机多核并行化,计算时间、加速比分别提高了10.157倍。 (2)基于结构的图像艺术风格化算法的并行化及其实现 针对基于结构的图像艺术风格化的运行效率问题,本文采用数据流分解模式,对最为耗时的部分进行划分,即负责计算不同子区域加权的滤波均值和标准差模块以及Kuwahara图像滤波计算模块,并使用Win32多线程编程方法实现多线程并行化,采用MPI+Win32的混合并行模型实现多核集群的并行化,运行效率相对提高了10.748倍。 (3)3D点云树木水墨画算法的并行化及其实现 由于3D树木模型水墨画中树叶的计算比较复杂且计算量大,本文结合树叶水墨画绘制算法,对树叶网格模型进行划分,并采用OpenMP模型实现多线程并行化,同时应用显示列表对于树干、树枝、树叶的渲染部分进行优化,使得运行效率提高到了5.959倍。 (4)视频风格化处理 在静态图像的工笔画绘制、基于结构的图像艺术风格化绘制的基础上,实现视频的艺术风格化处理。使得视频每秒的帧数达到22.43。