基于浮雕绘画元素的立体浅浮雕生成方法研究

Traditional relief generation theory is lack of the consideration of cultural background and artistic characteristics. The interaction of relieaf generation tools is complex, and the generation speed and quality could not meet the needs of users. In this project, we focus on the fast and high quality 3D base relief generation method. The main research contents include: (1) Expression and computing method of rawing elements for base reliefs;(2)3D base relief generation method based on drawing elements, including reconstruction of relief objects from regions, line drawings and shader images, stylized relief generation method with exaggerated deformation;(3) accurately rendering method of translucent materials, and the photo-realistic rendering of generated relief for analysis and evaluation. The research scopes of this project include theories and methods, technologies and a prototype system. Research and completion of this project can provide us new theories and methods for solving the modelling problems of stylized base reliefs, and proivde us a series of simple, efficient and robust technologies for the effective clinical applications with 3D relief. So, research of this project has good theoretical significance and applied value.

传统的浮雕几何造型理论缺乏对浮雕文化背景和艺术特色的考虑，且交互复杂，难以对其进行快速建模，艺术特色亦过于单调。本项目主要研究体现浮雕艺术特色的三维浅浮雕快速高质量重建方法，主要研究内容包括:浅浮雕绘画元素表示及其计算方法；基于绘画元素的3D 浅浮雕重建方法，包括基于区域、线条和光照图像快速生成立体浮雕方法，以及绘画元素夸张变形进行风格化浮雕建模方法；研究玉石等浮雕半透明材质的高度真实感渲染方法，提供完整的浮雕作品预览效果图，以便进行分析评测，提高工艺加工的成功率。研究范围涉及理论与方法、技术和原型系统。项目的完成将为浅浮雕艺术形式的三维建模问题提供新的理论和方法，为浮雕艺术设计提供一些列简单、高效和鲁棒的技术，具有很好的理论意义和应用价值。

传统的浮雕几何造型理论缺乏对浮雕文化背景和艺术特色的考虑，且交互复杂，难以对其进行快速建模，艺术特色亦过于单调。本项目主要研究体现浮雕艺术特色的三维浮雕快速高质量重建方法和绘制方法，主要研究内容包括：（1）浅浮雕绘画元素表示及其计算方法；（2）基于3D模型和2D图像的三维浮雕生成方法，包括：基于点云模型的深浮雕生成方法、基于深度图像和RGB图像的浅浮雕生成方法、基于绘画元素的凹浮雕生成方法等，使得所生成的浮雕作品在保持整体深度层次的同时，可以体现浮雕艺术细节；（3）针对浮雕材质特点，研究了半透明材质、闪烁材质的高度真实感绘制方法、优化的全局光照计算方法等，提供完整的浮雕CG作品预览效果图， 所提出的优化绘制方法相较于传统绘制方法可达10倍以上加速，且可以有效绘制玉石、漆面等复杂材质的浮雕效果。此外，项目在相关研究工作基础上，搭建了3D 浮雕交互建模及可视化原型系统，实现高效的浮雕场景建模和显示。项目相关成果发表在TVCG、CGF、JCST、Computers & Graphics等国内外期刊和会议上，为浮雕艺术形式的三维建模和绘制问题提供理论和方法支撑，为浮雕艺术设计提供了一系列简单、高效和鲁棒的技术，在数字作品制作等领域具有很好的理论意义和应用价值。