A Semi-automatic Oriental Ink Painting Framework for Robotic Drawing from 3D Models

要約

3D モデルから視覚的に心地よい様式化された水墨画を作成することは、ロボット操作における課題です。
ロボットアームを用いて3Dモデルから表現力豊かなストロークを抽出し、それを水墨画風に描画できる半自動フレームワークを提案します。
このフレームワークは、シミュレーション ステージとロボットによる描画ステージで構成されます。
シミュレーション段階では、特定の視点から幾何学的輪郭を自動的に抽出し、ニューラルネットワークを使用して簡略化した輪郭を作成しました。
次に、ユーザーの美的理解に従ってインタラクティブな編集を経て、表現力豊かなデジタル ストロークが生成されました。
ロボット描画段階では、デジタルストロークに滑らかで物理的に一貫したストロークを描画するための最適化手法が提示され、ロボット制御により、濃淡（陰影）とかすれ（傷み）と呼ばれる2つの東洋の水墨画スタイルがストロークに適用されました。
ブラシの移動、浸漬、およびスクレーピング。
2D 画像から絵画を生成することに重点を置いた既存の方法とは異なり、私たちのフレームワークには、消費者向けのロボット アームを使用して 3D モデルから様式化された水墨画をレンダリングできるという利点があります。
3 つの標準モデルとユーザー定義モデルを例として、提案されたフレームワークを評価します。
結果は、私たちのフレームワークが表現力豊かなストロークで視覚的に楽しい東洋の水墨画を描画できることを示しています。

要約(オリジナル)

Creating visually pleasing stylized ink paintings from 3D models is a challenge in robotic manipulation. We propose a semi-automatic framework that can extract expressive strokes from 3D models and draw them in oriental ink painting styles by using a robotic arm. The framework consists of a simulation stage and a robotic drawing stage. In the simulation stage, geometrical contours were automatically extracted from a certain viewpoint and a neural network was employed to create simplified contours. Then, expressive digital strokes were generated after interactive editing according to user’s aesthetic understanding. In the robotic drawing stage, an optimization method was presented for drawing smooth and physically consistent strokes to the digital strokes, and two oriental ink painting styles termed as Noutan (shade) and Kasure (scratchiness) were applied to the strokes by robotic control of a brush’s translation, dipping and scraping. Unlike existing methods that concentrate on generating paintings from 2D images, our framework has the advantage of rendering stylized ink paintings from 3D models by using a consumer-grade robotic arm. We evaluate the proposed framework by taking 3 standard models and a user-defined model as examples. The results show that our framework is able to draw visually pleasing oriental ink paintings with expressive strokes.

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