基于混合纹理合成技术的远景图生成
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计 图Ｂ，其 中Ａ 是 Ａ’的原 始参 考图 ，由于远 景 图通 常都是 由结 构 较 强 的多种 纹 理 混合 而 成 ，且 在 给 定 的源 图 通 常较 大 ，文献 中采 用 了Ｗ Ｌ算法 ｊ，以逐 点 合成 的 方式来 实现远 景 图绘 制 ，但 是该 算 法 对结 构 较 强 的纹理 无法 获 得理 想的 效 果 ，且 随着 源 图 大 小 的增 大 ，该 算 法 的时 间 复杂 度 将 大 大 的增 加 ，本 文在 文 献 …的基 础上 提 出了一种 快速 的混合纹 理远 景 图绘制 方法 ，采 用基 于块 的合 成算 法来 进 行处 理 ，结合 Ｌ型邻 域搜 索 ，不仅 提 高 了合 成 速度 ，也获得 了更 好 的效果 。
关键词 ：远 景 图 ；纹 理合 成 ；图像 类 比 ；块拼 接
１引言
现 实 世 界 中 的 各 种 物 体 其 表 面 往 往 具 有 各 种 纹 理 ，真 实 感 绘制 技术 就 是 通过 对 各 种纹 理 的模 拟及 组 合来 实现 对现 实世 界 中各 种 事物 的模 拟。 在 一 些大 型 的游 戏 场 景 中 ，通 常需 要 自 动 生成 一些 大 规模 的地 形 图 ，城 市布 局 图 等 等 ， 以及模 拟 飞 行 时 的场 景 图 ，甚至 一 些 山水 风 景 画等 等 ，这 些我 们统 一称 为远 景 图 ，因此 实 现远 景 图 的 自动 绘 制具 有重 大 的意 义 ，如今 已广 泛 的应 用于 军 事 ，工 业 ，娱 乐等 各 方面 ，在 人们 的生 活 中产 生 了 巨大 的影 响 。在 以往 的远 景 图 绘制 中 ，大 多采 用 先建 立 笔 刷 模 型 ，然 后 按 照给 定 的 框架 和 方 向绘 制 的技 术 路 线 ，这种 方 法 虽 然 可 以得 到 很好 的绘 制效 果 ，但 需 要 较 多 的交 互；隹备 工 作 ， 对 不熟 悉 绘 画 的用 户 ，要调 试 出较 好 视 觉效 果 的 远景 图很 不容 易。Ｈｅｒｔｚｍａｎｎ等人 …提 出 了一 种基 于 类 比的绘 制算 法 ，实现 了 对 远景 图的绘 制 Ｉｌ Ｊ。该 算 法需 要一 对 源 图Ａ，Ａ’和 一 幅 目标设
在合成部分，文献… 综合 了 ｗＬ算法 与Ａｓｈｉｋｈｍｉｎ算法
Ｊ
，பைடு நூலகம்
通过 目标 设计 图 与源 图的对 比及 匹配 ，获 得 源图 的特征 ，将
获 得 的 这些 特 征传 送 到 目标 设计 图的相 应 位 置 ，最 终 获 得结 果
图。其具 体步 骤如 下（见 图１）：
（１）对 结 果 图像按 照从 左 到 右从 上到 下 的扫描 线 顺序 ，对 输 出图像 中的待 合成 点 ｑ，在 目标 图像 Ｂ中取 出与 之对 应 点 的邻 域
８８ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 技术应用
基于混合纹 理合成 技术 的远 景图生成
史凯峰 陈昭炯 （福州大学计算机科学与技术 福建福 州 ３５０１ ０８）
摘要 ：提 出 了一 种基 于混合 纹 理 的远 景 图生成 算 法 。该 算 法通过 图像 类 比 ，利 用两种 纹 理 合成 的基 本 方 法 ，把 具 有 多种 纹 理输 入 样 图的纹 理 特征 传 输到 目标设 计 图 中 ，实现 了远 景 图的 绘 制 。采 用块合 成 的 思 想及 空 间位 置相 关性 原 理 ，不仅 获得 了更好 的合 成 效 果 ，且 大大提 高 了合 成 速度 ， 同时解 决 了合 成过 程 中相 同纹理 之 间 以及 不 同纹理 之 间 的 边界 问题 。
大部 分 自然 纹理取 得 了更好 的效果 ；Ｅｆｒｏｓ和 Ｆｒｅｅｍａｎ等 针 对结 构性 纹理提 出 了一种基 于块 缝合 的合成 算法 ，对 结构性 较强 的纹 理取得 了非常好 的效果 。但 是 自然 界 的纹理 通常都 是 由多种 纹理 混合 而成 ，例如具 有 多种地 形 的地 形 图 ，城 市 的航 拍 图等等 ，然 而在传 统 的纹理合成 中 ，只 是针对 单一 的纹理 进行 合成 ，而 对于 由多种 纹理 组成 的混合 纹理则 很难 取得 较好 的效果 ，通 常只 能获 得一张 混乱 的毫 无意 义的结 果 图。
信息 ，邻 域大 ／Ｊ、由用户 选择 ；
《２）在输 入样 图Ａ中 ，找 出一点 Ｐ，使得 该点 的邻 域与 目标 图
２相 关工作
基于 样 图 的纹 理 合 成技 术 是 当前 计 算 机 图形 学 、计 算 机 视 觉和 图像 处理 领域 的 热点 之一 。徐 晓刚等 人１３ｌ从 二 维图像 、 曲面 和 视频三 个 方面 ，对 基于 样 图的纹理 合成 进行 了综 述。从 基于 像 素 的 合成 技 术 发展 到 基 于块 的合成 技 术 后 ，在 纹 理合 成 效 果 和 合 成速 度 上都 取得 了很 大 的提 高。 Ｅｆｒｏｓ￣［］Ｌｅｕｎｇ提 出 了ＥＬｌ４ｊ算 法 ，针对 每 个待 合 成像 素 ，在 样 图 中搜 索最 匹配 的点 并 输 出像 素值 ，首 先 提 出 了邻域 匹配 的 方法 ，在 多种 纹理 上取 得 了较好 的效果 ，但是 速度 太慢 ：Ｗ ｅｉ等 人 ０在 ＥＬ算法 的基础 上进 行 了 改进 ，提 出 了多分辨 率模 型 ，利 用 了矢量量 化提 高 了合成速 度 ： Ａｓｈｉｋｈｍｉｎ［５１则提 出 了基于 相 关性原 理 的 ，减 小 了搜索 空间 ，对
Ｈｅ ｒｔｚｍａｎｎ等人 提 出的 绘 制算 法 ＿ｌＩ，对 多种 混 合纹 理 的远
景 图 合成 取 得 了不 错 的效 果。 该 方 法类 似于 一种 风 格学 习 ，通 过 用户 提供 的一 对源 图Ａ、Ａ’和一 幅 目标 设计 图像 Ｂ，其 中Ａ是 Ａ’的原始 参 考图 ，通过 类 比结 合纹理 合 成 的 方法 ，最 终 实现 了 远 景图 的绘 制。
关键词 ：远 景 图 ；纹 理合 成 ；图像 类 比 ；块拼 接
１引言
现 实 世 界 中 的 各 种 物 体 其 表 面 往 往 具 有 各 种 纹 理 ，真 实 感 绘制 技术 就 是 通过 对 各 种纹 理 的模 拟及 组 合来 实现 对现 实世 界 中各 种 事物 的模 拟。 在 一 些大 型 的游 戏 场 景 中 ，通 常需 要 自 动 生成 一些 大 规模 的地 形 图 ，城 市布 局 图 等 等 ， 以及模 拟 飞 行 时 的场 景 图 ，甚至 一 些 山水 风 景 画等 等 ，这 些我 们统 一称 为远 景 图 ，因此 实 现远 景 图 的 自动 绘 制具 有重 大 的意 义 ，如今 已广 泛 的应 用于 军 事 ，工 业 ，娱 乐等 各 方面 ，在 人们 的生 活 中产 生 了 巨大 的影 响 。在 以往 的远 景 图 绘制 中 ，大 多采 用 先建 立 笔 刷 模 型 ，然 后 按 照给 定 的 框架 和 方 向绘 制 的技 术 路 线 ，这种 方 法 虽 然 可 以得 到 很好 的绘 制效 果 ，但 需 要 较 多 的交 互；隹备 工 作 ， 对 不熟 悉 绘 画 的用 户 ，要调 试 出较 好 视 觉效 果 的 远景 图很 不容 易。Ｈｅｒｔｚｍａｎｎ等人 …提 出 了一 种基 于 类 比的绘 制算 法 ，实现 了 对 远景 图的绘 制 Ｉｌ Ｊ。该 算 法需 要一 对 源 图Ａ，Ａ’和 一 幅 目标设
在合成部分，文献… 综合 了 ｗＬ算法 与Ａｓｈｉｋｈｍｉｎ算法
Ｊ
，பைடு நூலகம்
通过 目标 设计 图 与源 图的对 比及 匹配 ，获 得 源图 的特征 ，将
获 得 的 这些 特 征传 送 到 目标 设计 图的相 应 位 置 ，最 终 获 得结 果
图。其具 体步 骤如 下（见 图１）：
（１）对 结 果 图像按 照从 左 到 右从 上到 下 的扫描 线 顺序 ，对 输 出图像 中的待 合成 点 ｑ，在 目标 图像 Ｂ中取 出与 之对 应 点 的邻 域
８８ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 技术应用
基于混合纹 理合成 技术 的远 景图生成
史凯峰 陈昭炯 （福州大学计算机科学与技术 福建福 州 ３５０１ ０８）
摘要 ：提 出 了一 种基 于混合 纹 理 的远 景 图生成 算 法 。该 算 法通过 图像 类 比 ，利 用两种 纹 理 合成 的基 本 方 法 ，把 具 有 多种 纹 理输 入 样 图的纹 理 特征 传 输到 目标设 计 图 中 ，实现 了远 景 图的 绘 制 。采 用块合 成 的 思 想及 空 间位 置相 关性 原 理 ，不仅 获得 了更好 的合 成 效 果 ，且 大大提 高 了合 成 速度 ， 同时解 决 了合 成过 程 中相 同纹理 之 间 以及 不 同纹理 之 间 的 边界 问题 。
大部 分 自然 纹理取 得 了更好 的效果 ；Ｅｆｒｏｓ和 Ｆｒｅｅｍａｎ等 针 对结 构性 纹理提 出 了一种基 于块 缝合 的合成 算法 ，对 结构性 较强 的纹 理取得 了非常好 的效果 。但 是 自然 界 的纹理 通常都 是 由多种 纹理 混合 而成 ，例如具 有 多种地 形 的地 形 图 ，城 市 的航 拍 图等等 ，然 而在传 统 的纹理合成 中 ，只 是针对 单一 的纹理 进行 合成 ，而 对于 由多种 纹理 组成 的混合 纹理则 很难 取得 较好 的效果 ，通 常只 能获 得一张 混乱 的毫 无意 义的结 果 图。
信息 ，邻 域大 ／Ｊ、由用户 选择 ；
《２）在输 入样 图Ａ中 ，找 出一点 Ｐ，使得 该点 的邻 域与 目标 图
２相 关工作
基于 样 图 的纹 理 合 成技 术 是 当前 计 算 机 图形 学 、计 算 机 视 觉和 图像 处理 领域 的 热点 之一 。徐 晓刚等 人１３ｌ从 二 维图像 、 曲面 和 视频三 个 方面 ，对 基于 样 图的纹理 合成 进行 了综 述。从 基于 像 素 的 合成 技 术 发展 到 基 于块 的合成 技 术 后 ，在 纹 理合 成 效 果 和 合 成速 度 上都 取得 了很 大 的提 高。 Ｅｆｒｏｓ￣［］Ｌｅｕｎｇ提 出 了ＥＬｌ４ｊ算 法 ，针对 每 个待 合 成像 素 ，在 样 图 中搜 索最 匹配 的点 并 输 出像 素值 ，首 先 提 出 了邻域 匹配 的 方法 ，在 多种 纹理 上取 得 了较好 的效果 ，但是 速度 太慢 ：Ｗ ｅｉ等 人 ０在 ＥＬ算法 的基础 上进 行 了 改进 ，提 出 了多分辨 率模 型 ，利 用 了矢量量 化提 高 了合成速 度 ： Ａｓｈｉｋｈｍｉｎ［５１则提 出 了基于 相 关性原 理 的 ，减 小 了搜索 空间 ，对
Ｈｅ ｒｔｚｍａｎｎ等人 提 出的 绘 制算 法 ＿ｌＩ，对 多种 混 合纹 理 的远
景 图 合成 取 得 了不 错 的效 果。 该 方 法类 似于 一种 风 格学 习 ，通 过 用户 提供 的一 对源 图Ａ、Ａ’和一 幅 目标 设计 图像 Ｂ，其 中Ａ是 Ａ’的原始 参 考图 ，通过 类 比结 合纹理 合 成 的 方法 ，最 终 实现 了 远 景图 的绘 制。