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  • 代码如下 # -*- coding:utf-8 -*- import cv2 import numpy as np from tkinter import filedialog, Tk from os import getcwd from re import findall def open_path(): # 图片路径 root = Tk() ...
  • 导语最近偶然翻到一篇来自港中文的paper,十分有意思,可以根据拍摄到的2D图像自动生成该图的铅笔素描画。随手复现了一下,在这里分享给大家。让我们愉快地开始吧~开发工具Python版...

     

    最近偶然翻到一篇来自港中文的paper,十分有意思,可以根据拍摄到的2D图像自动生成该图的铅笔素描画。随手复现了一下,在这里分享给大家。让我们愉快地开始吧~

    开发工具

    Python版本:3.6.4

    相关模块:

    opencv-python模块;

    numpy模块;

    argparse模块;

    pillow模块;

    scipy模块;

    以及一些python自带的模块。

    环境搭建

    安装Python并添加到环境变量,pip安装需要的相关模块即可。关注公众号“Charles的皮卡丘”,公众号内回复‘铅笔素描画’获取。

    原理介绍

    paper(在相关文件里提供了)是:

    Combining Sketch and Tone for Pencil Drawing Production

    这里主要介绍一下paper提出的铅笔素描画生成算法步骤,其他诸如相关工作之类的就不介绍了。而且这里我假设想了解该算法原理的小伙伴是掌握图像处理基础知识的。

    先放算法框架,然后再慢慢说:

    该基于图像的铅笔素描画生成算法主要分为两个步骤:

    • pencil stroke generation;

    • pencil tone drawing.

    前者的目标为表示图像场景的一般结构(主要是绘制一些线条),后者则更专注于图像内物体的形状和产生的阴影等内容。下面分别详细地介绍一下这两个步骤。

    1.pencil stroke generation

    这个步骤的目标主要是通过一些线条来表示图像场景的一般结构(也就是轮廓图)。首先假设我们有输入灰度图I,于是我们可以获得图像的梯度图G:

    但显然计算图像梯度是很容易受到噪声干扰的,因此这样生成的图像轮廓图效果肯定不好。为了得到更加稳定的结果,作者首先对G进行8个方向的卷积(例如0,22.5,...,157.5):

    每个方向的卷积核为沿着该方向的值为1,其他方向的值为0。当然,实际应用中,考虑抗锯齿问题,卷积核可以通过双线性插值得到(类似于指定角度的运动模糊处理)。同时,在论文中,作者根据经验认为卷积核大小一般取原图大小的1/30。

    得到各个方向的卷积结果后,对每个像素点,我们都有8个卷积响应值,每个响应值对应一个方向。由此,我们可以得到每个方向的卷积响应图,其定义为(注:原文中给的公式是错的,显然是笔误了):

    这里p代表像素点,G为之前获得的图像梯度图。对得到的每个方向的卷积响应图再次进行方向卷积:

    然后对得到的S'进行像素值反转和映射到[0, 1]操作就可以得到最终的图像轮廓图S了。作者画了个图更加形象直观地说明了上述处理过程:

    以及与直接使用G来生成图像轮廓图的对比:

    2.pencil tone drawing

    OK,接下来我们来介绍该算法的第二部分,也就是色调渲染,该部分主要包括以下两个步骤:

    • 直方图匹配;

    • 纹理渲染。

    (1)直方图匹配

    作者通过对真实的铅笔素描画的观察发现,铅笔画的色调可以由三部分组成,如下图所示:

    可以看出,阴影部分很适合用正态分布来拟合,中间调很适合用均匀分布来拟合,而高光部分则很适合用拉普拉斯分布来拟合。具体而言,对于高光部分,使用以下函数来模拟(因为作图用的纸张一般是白色的,所以在接近色阶255时分布曲线很陡峭。):

    对于中间调,则使用以下函数来模拟:

    对于阴影部分,则使用以下函数来模拟:

    由此,我们可以得到最终的铅笔画色调概率分布公式:

    即对高光,阴影和中间调进行加权求和(权重系数可以根据不同的需要进行调节)并利用归一化因子Z以保证:

    上述公式中,v均代表色调值,未知的参数均为控制参数,它们决定了铅笔画最终的色调直方图。这些未知的参数可以使用最大似然估计来求得。具体而言,这些控制参数的计算公式为:

    其中m和s分别代表各层(高光,中间调,阴影)像素值的均值和方差。接下来的工作就是对每层进行直方图匹配(核心思想就是使输出图像具有规定的直方图形状。)并对他们进行重组。

    假设该步骤最终输出的图像为J。

    (2)纹理渲染

    简单而言,就是模拟人反复用铅笔描的过程(在人类绘图时,一般会通过在相同位置重复绘制来实现纹理渲染)。作者使用笔画的乘法来模拟这一过程,表示成公式是这样的:

    即使用H进行β次渲染来逼近J。显然,β越大,图像越黑:

    同时我们要求β局部平滑,因此问题等价于求解:

    作者取λ为0.2。因此上述方程可以转换为标准的线性方程并使用共轭梯度求解。于是我们获得最终的铅笔画纹理图为:

    补充一下,H其实就是一张预先选好的真实场景下的铅笔画纹理图,代表绘画模式,网上可以找到很多,例如:

    3.Overall Framework

    通过前面两个步骤,我们分别获得图像轮廓图S和色调纹理图T。因此,我们可以获得最终的结果图R=S·T。由此,只要我们输入灰度图像I,便可以轻松地获得铅笔素描画R了。

    4.Color Pencil Drawing

    该算法可以很轻松地扩展到彩色图像上。具体而言,就是把彩色图像从RGB空间转到YUV空间,把Y单独拿出来看作灰度图像进行上述变换后获得新的YUV空间,最后将新的YUV空间重新映射到RGB空间即可。

    运行方式:

    python main.py -m 绘图模式(color or gray) -i 待处理图片路径 -s 输出结果保存文件名
    

    效果展示:

    (1)第一组

    原图:

    color:

    gray:

    (2)第二组

    原图:

    color:

    gray:

    (3)第三组

    原图:

    color:

    gray:

    (4)第四组

    原图:

    color:

    gray:

    All done~

    [1] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E9%8B%B8%E9%BD%92

    [2] http://www.cse.cuhk.edu.hk/~leojia/projects/pencilsketch/pencil_drawing.htm

    [3] Lu C, Xu L, Jia J. Combining sketch and tone for pencil drawing production[C]//Proceedings of the Symposium on Non-Photorealistic Animation and Rendering. Eurographics Association, 2012: 65-73.

    [4] https://github.com/duduainankai/pencil-python

    [5] https://github.com/taldatech/image2pencil-drawing

    [6] https://github.com/candycat1992/PencilDrawing

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  • 彩铅练习,柠檬

    2018-05-21 09:48:00
    好丑啊,不说啥了 image.png

    好丑啊,不说啥了

    img_c9b801cb30080ecc324a817cf7b0b4bb.png
    image.png
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  • 彩铅画为什么不了很艳丽的颜色?等一些问题。彩铅其实和普通的铅笔是一样的,在手绘时也是一个比较容易掌握的绘画工具。利用彩绘进行手绘时,从勾勒轮廓到描线,再到上色和细节的完成,都是一个循序渐进的过程。 ...

    对于刚刚入门学习手绘彩铅的同学,可能会遇上很多问题,比如颜色怎么搭配:怎么重叠颜色?彩铅画为什么画不了很艳丽的颜色?等一些问题。彩铅其实和普通的铅笔是一样的,在手绘时也是一个比较容易掌握的绘画工具。利用彩绘进行手绘时,从勾勒轮廓到描线,再到上色和细节的完成,都是一个循序渐进的过程。

    同时,彩铅手绘也是一个慢功夫,需要不断的练习和长期的积累。我们在进行彩绘时,一半都会用马克笔进行大面积的铺色,到这里,就会有很多同学有疑问,为什么不用彩铅直接大面积铺色呢?那是因为彩铅铺色比较慢并且不容易铺均匀。同时彩铅画想要颜色呈现的色彩更丰富一些的话,用彩铅笔打底后暗的地方要用马克笔或者水粉打底,打底之后再用彩铅画一遍,出来的效果颜色就更加明艳丰富。

    想要了解更多手绘、板绘的同学,可以搜索“美术集网校”,更多美术知识分享,还有视频教程等你来拿~

    零基础小白学习彩铅这些技巧不得不掌握....​t.cn

    彩铅的色彩比较淡,饱和度比较低,起笔的粗细可以控制,就比较适合起稿,勾线、上色、加深、过渡,在刻画一些细节的时候效果呈现的比较细腻。关于彩铅的使用,比较常用的品牌就是辉柏嘉,在众多颜色当中,黑色彩铅和白色彩铅是比较常用的颜色。我们在选择彩铅的会后要注意彩铅笔芯是有不同的材质的,有粉质、油脂、蜡质、珠光等等,我们最常用的就是铅质的,在使用彩铅上色时,注意笔尖,画出的线条感才能更加清晰、细腻,更好的表现人、物的色彩和光影关系。在画画时的一些步骤给大家演示一下:

    1. 首先用铅笔铅绘制出线稿。

    2. 用蓝色彩铅勾勒出轮廓线和结构线,加强产品的形体感和结构感。

    3. 铺大色调。

    4. 加强产品的形体感和结构感。

    5. 深入刻画。

    6. 细节刻画。

    彩铅的绘画方法和普通铅笔的绘画方法有很多共同点,因此可以借鉴以素描的作画方法,但是基础打好就事半功倍。

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  • 36色彩色铅笔、A4素描纸 完成图效果 Step 线稿起型 1.观察垂耳兔的体态特征,头部呈梯形,眼睛位于头部中线以上,耳朵下垂于体侧,呈八字形。 2.用2B铅笔勾出五官和四肢的轮廓,确定位置。 提示:随着绘画的深入,...

    材料和工具准备

    铅笔、橡皮

    36色彩色铅笔、A4素描纸

    完成图效果
    在这里插入图片描述
    Step 线稿起型

    1.观察垂耳兔的体态特征,头部呈梯形,眼睛位于头部中线以上,耳朵下垂于体侧,呈八字形。

    2.用2B铅笔勾出五官和四肢的轮廓,确定位置。

    提示:随着绘画的深入,我们会逐渐将线条擦掉,在这里用较长的直线勾勒即可。
    在这里插入图片描述
    3.继续描绘垂耳兔,确定五官的位置。由于毛发遮挡,我们看不到垂耳兔的眼睛,确定眼眶的位置即可。
    在这里插入图片描述
    4.为垂耳兔添加蝴蝶结,并画出脚掌的分趾。
    在这里插入图片描述
    Step 光影素描

    ■浅灰色

    1.用彩色铅笔的侧峰标明光影的位置,用浅灰色将阴影的部分涂满。
    在这里插入图片描述
    ■中灰色■深灰色

    2.继续使用侧峰,用中灰色确定完全背光的区域,然后用深灰色初步塑造一丛丛的毛发。

    提示:根据毛发的走向,画出前胸毛绒的感觉。
    在这里插入图片描述
    Step 着色步骤
    在这里插入图片描述
    ■天蓝色■中灰色

    1.用中灰色侧峰继续描绘垂耳兔的毛发,从头到脚一气呵成,配合使用可塑橡皮,用擦除法塑造毛发感。

    2.用天蓝色填充蝴蝶结的第二层。
    在这里插入图片描述
    ■浅黄色■黑色 ■紫色

    3.用浅黄色填充蝴蝶结的第一层。

    4.削尖铅笔,用黑色强调出眼睛、鼻尖、耳朵边缘和身体与地面交接的位置。由于光线影响,后腿毛发局部略微呈现黄色,前胸下部呈现紫色。
    在这里插入图片描述
    ■浅灰色■中灰色

    5.交替使用浅灰色和中灰色的侧峰,深入描绘五官的毛发,尤其口吻部圆滚滚的体积特征。额头的毛发感,用擦除法塑造。
    在这里插入图片描述
    ■深灰色 ■紫色

    6.整体调节头部与身体的色调。

    7、用紫色的侧峰画出地面投影,以及背部、口吻下部的反射色。
    在这里插入图片描述

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空空如也

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