筆觸合成

圖 3-10：左圖為待處理灰階圖像，右圖為左圖經過分群的處理後的圖示

3.3 筆觸合成

將圖像的灰階值分群之後，便開始要做筆觸合成的處理。本節介紹二種 筆觸，即點陣筆觸和斜線筆觸，以及圖 3-1 中之筆觸方向分析與輪廓擷取法。

3.3.1 點陣筆觸

吾人使用半色調處理以得到點陣筆觸之效果，半色調處理主要應用在圖 像呈現設備之灰階表現能力不及圖像灰階解析度的場合。例如報紙印刷僅能有黑 白二階之表現能力，這時半色調技術即可派上用場來處理灰階新聞照片。以圖 3-11 為例，原圖灰階由黑到白之灰階解析度為 256，利用半色調技術可將原圖改 由 10 種灰階值呈現，亦即每一像素之明暗度由 3X3 矩陣中之點密度與分佈形式 來代替。該矩陣中點之分佈形式會影響最後整體呈現之風格。

本文素描點陣筆觸乃利用半色調 (Halftone) 技術產生，半色調化技術在 Robert Ulinchney 於 “Digital halftoning”[13] 一書中有詳盡之介紹。在第四章中吾 人將列舉出半色調處理的實驗結果。

圖 3-11：半色調處理，將灰階的明亮度改用點的密度來代替

3.3.2 斜線筆觸

斜線筆觸乃由許多不規則斜線所構成，當做完分群 (grouping) 後，將預 先準備好的斜線筆觸合成上去，合成的時侯需注意若干事項，第一是物體的明 暗，第二是筆觸的方向。如同 3.2 節所提到的，當做素描處理的時侯，是依據物 體的明暗程度來決定筆觸的濃淡，所以吾人的做法便是從 3.2 節分群後的結果，

依照各分群的不同灰階值，引用相對應濃淡深度的筆觸並加以合成於圖像中，如 此一來，便可以產生有素描感覺的圖像。本文作法每種濃淡深度中各有四種筆觸 方向，分別是垂直，水平，與兩個對角方向共四種。筆觸方向則視圖像中局部灰 階變化方向而定，將於 3.3.3 節中介紹。

圖 3-12 是對應 3.2 節九種不同濃淡深度的分群結果所產生的三十六種筆 觸，具有不同濃度與不同之方向性。這些筆觸屬於濃度對比強烈的筆觸，適用於 1.2 節中所提到的不強調輪廓的素描方法，因為輪廓沒強調故筆觸濃度需要深些 以達到圖 1-2 的素描效果。

圖 3-12：三十六種的筆刷形式

3.3.3 筆觸方向

由 3.3.2 節中吾人依灰階明暗度選擇了適合濃度的筆觸，然而筆觸的方 向性尚未決定，故於此節中分析筆觸的方向。

本文中考慮筆觸的方向性乃是以灰階分佈局部之變化為主，故必需分析 圖像中亮度的分佈以決定筆觸的方向。圖 3-13 為說明，吾人比較圖中每個點與 附近點的灰階值的差異，將圖中黑色的點與灰色點灰階值的差異值相加，由左至 右分別代表了右上到左下，上下，左上到右下，左右四個方向的亮度變化值，吾 人取其中最大一項代表這個點的亮度變化方向。接下來統計圖像每一個分群中的 點多半是朝向哪個方向，也就代表了那個分群的亮度變化方向，亦即我們要應用 於那個分群的筆觸方向。

圖 3-13：分析亮度變化以決定筆觸方向

以下以四個分別呈現四種亮度變化方向的簡單灰階圖例說明 (圖 3-14)，

A, B, C, D 圖分別呈現四種亮度變化方向，而 A’, B’, C’, D’是我們分析 A, B, C, D 四圖明暗分佈與變化後所對應的濃淡度呈現與筆觸方向。

A B C D

A’ B’ C’ D’

圖 3-14：四個區塊的光源方向與其對應的筆觸方向

圖 3-15 即為將原待處理圖像 (圖 3-4 左) 以不同濃淡深度與方 向之筆觸呈現所得之素描效果。

圖 3-15：在經過筆觸合成的結果圖範例

3.3.4 主體輪廓擷取

在 1.2 節中曾提到有關電腦素描中輪廓的描繪與否會影響最後整體呈現 風格，如果使用的是對比較為強烈的筆觸的話，這樣我們就算不強調輪廓也可經 由不同的灰階值所對應濃淡對比強烈的筆觸使分群區塊之分隔明顯而看出物體

的輪廓，如圖 1-2。但某些時侯我們會有會想畫出輪廓產生另一種素描的感覺，

如圖 1-1。

本文方法使用之筆觸較深故不需特別強調輪廓，但我們仍擔心主體物件 與背景筆觸濃度太相近以至混在一塊，故在這個裡使用一個粗略找尋影像主體輪 廓的方法套用上去。此簡單方法稱為邊界擷取 (Boundary Extraction)，其原理是 將原來的選定區域向外擴張一像素，再將擴張後的圖與原圖做 XOR，便可得到 所想要的輪廓範圍，請參考圖 3-16 之示意。圖 3-17 乃對圖 3-8 的主體區域作邊 界擷取所得結果。

圖 3-16：邊界擷取方法圖例

圖 3-17：邊界擷取效果圖示