随着全球数字化娱乐产业的蓬勃发展,艺术化绘制的研究日益成为计算机图形学中的一个热点。艺术化绘制是计算机图形学和艺术的有机结合,其基于艺术理念和艺术准则,模拟艺术家和设计师的眼光来观察和描述客观世界,不追求照片一样的效果,也不追求光学上的准确性,而是为了使产生的结果具有触发某种想象力和对艺术感知理解的能力,以及能够更好地来传递信息、表达含义。本文以日常生活中常见的但相关研究中却很少涉及的绘制工具粉笔以及基于它的年轻画种色粉画为切入点,对其艺术化绘制过程中所涉及的材质模拟及基于图像艺术化效果模拟二大问题展开系统而深入的研究。并形成对应的"Magic_Painting"原型系统。论文的主要工作成果体现在以下三个方面：(1)粉笔数字化效果模拟。本文提出一种粉笔数字化效果模拟方法,通过采集粉笔压力、粉笔和黑板之间夹角等信息利用二维椭圆面构建数字化粉笔的笔触效果模型,并通过计算像素点之间随机聚合和缺失的信息模拟粉笔粉质效果。另外,在此基础上通过计算数字化粉笔与黑板接触面积、压力、绘制速度以及轨迹方向等参数,对交互过程中的粉质沉积和漂移、粉质飘扬等效果进行了仿真模拟。实验结果表明本算法能够实时地模拟出粉笔在黑板上绘制的效果。(2)基于图像的色粉画风格化绘制。本文根据色粉画实际绘制特点,提出一种基于图像视觉显著性的色粉画风格化绘制方法,该方法自底向上将模拟过程分为铺底、粗绘和细化三层,并在每一层模拟过程中依据参考图像各区域的视觉显著性及其它信息完成相应笔画的布置。另外,为达到逼真的色粉效果,本文还在所提的粉笔数字化效果模拟的基础上对色粉画常用的侧面画法、线画法和点画法进行了有效的模拟。实验结果表明,本文所提方法能够快速高效的将参考图像转化为色粉画,并能够达到绘制内容主次分明的艺术效果。(3) Magic Painting系统设计与实现。本文将粉笔数字化效果模拟与基于图像显著性的色粉画风格化绘制整合到Magic_Painting原型系统中,并从软件开发的角度,介绍了系统的组成模块和数据结构等,同时为横向的扩展预留相应接口。在完成Magic_Painting原型系统的基础上,考虑将前述研究成果纵向扩展到数字黑板系统中,使之成为数字黑板中重要的一个技术环节,这也为这一应用的推广夯下扎实的基础。