一种基于FPGA的实时NPR系统*

孟 勇，卿粼波，何小海，吕 顺

（四川大学 电子信息学院 图像信息研究所，四川 成都 610064）

0 引言

非真实感渲染（NON-photorealistic rendering，NPR）是计算机图形学的一类技术，主要模拟艺术形式的画面风格，也用于发展新的绘制风格。与传统的追求真实感的计算机图形学不同，NPR受到油画、素描、技术图纸和动画卡通的影响。它已经以卡通造影的形式出现在电影和电子游戏中。非真实感绘制技术从20世纪80年代开始兴起，当时的研究进展缓慢。直到90年代中期，尤其是EUROGRAPHICS和SIGGRAPH上关于这方面的几篇论文才确立了这一领域的雏形[1]。近年来，NPR越来越多地被应用到各个领域，例如视频通信、视频游戏、精密程度较高的医学和科学插图[2]，由此可见高分辨率、实时的NPR系统越来越凸显出重要的地位。

目前实现NPR处理主要有两种途径：一种是在PC机上进行处理[3-7]；另一种是在嵌入式系统中进行处理[8]。参考文献[3]和参考文献[4]主要在PC上针对单幅图片做了NPR处理，参考文献[5]利用OpenCV API在计算机上对图片和视频实现了抽象处理，参考文献[6]和[7]则在PC上用特征流法和光流法等特定算法对视频做了抽象处理。在NPR系统中，图像滤波、边缘检测、色彩变化等都需要大量复杂的运算。因此在PC上很难对分辨率稍大或者帧率稍高的视频做到实时处理。又由于PC机体积较大，不方便系统的移动，所以在嵌入式系统上做NPR是必然的趋势。参考文献[8]则是在一个以Xilinx Virtex-2 FPGA为核心的平台上对单一图片做了油画处理，但是由于其平台的限制，并未实现对视频的实时处理。……