交代前提
前段休假中，一个巧合，突然想起一件欠着别人多年的事情来。
三年前，朋友见我各种机器视觉玩具玩得飞起，让我给他们公司搞点装逼东西，需求很简单：“艺术范，科技感”。
我就一搞技术的不懂你们什么感觉什么艺术啊，但又不好拒绝，于是“没问题，有时间的时候帮你弄”。这“有时间”一晃就是三年（其实是真没时间）。
上个月初，在一个度假村的湖边，躺着发呆，眼前风景真是美如画。不知道是不是因为度假村想营造一种国际感，全部公共场合的电视放的都是英文节目，菜单什么的也都双语，我那段时间脑内活动语言也跟着切换到英文去。
美如画 --> 画的英文是啥来着 --> picture好像太泛，不算画 --> painting，这个动名词不错，既是画，又能指代画出来的画，又能指代画的动作 --> 动作？？ --> 输入一副画，输出的是绘画过程动画，岂不是很炫？ --> 啊，好像以前欠着人点什么东西能还上了。
以上就是现在今天要说的这个控件的来源。
演示
过程描述
简单描述一下整体过程，细节计算就不说了，等有必要的时候在写（看心情）。会来RSS关联我日志的朋友，我相信通过关键字就知道我怎么干的了，没必要浪费唇舌。
初值准备
重新采样原图，避免原图太大招成过分低效。 图像灰度、高斯作为后续使用素材避免重复采样。
区分绘画区块
- haar取头位置及大小。
- 二值化+降噪+突出主题（高亮度部分，相对较高，过爆区低权重）做预处理。形成一些“区域”。
- 计算图像中的所有边界，然后利用随机膨胀来形成一些封闭区域。这一步与第二步并行。
- 对（2）、（3）得到“区域”利用相关性系数法判断各之间的关系，合并。然后分水岭算法分区。
- 最后建立包边，得到多边形包块列表。
笔触顺序
计算每块面积。
各区块按头位置以及区块面积大小确定排序顺序。
头所在区或最大面积区，向两边延伸，如果当前附近有小区块则优先考虑。接着由第二大面积区开始，向周围延伸。以此类推。
根据区块排列顺序，重新采样canny的边界点。
采样使用扫描线，从左往右，从上往下， 扫到的第一个点，取值后，点去除。然后开始递归，检查四向连通（左下，下，右下，右），优先完成一条最长的完整线。然后直到该点连接的全部线全部获取。不过递归容易爆栈，我在一条线长度超过400时强制中断掉了。
至此，基本笔触顺序获取完成。
不过后来进一步优化，因为有时候有些包块会很大，例如背景蓝天。此时如果画面上Y方向的长物体少的话，按照上述方法采样画出来的顺序像是打印机。于是把块度太宽或太长的区块分为几个部分分别采样，而不是直接横穿整个屏幕。
绘制草图
绘制素描线条时，并不使用canny的结果，因为太“干”。
通过低强度高斯平滑取反，与高强度高斯做差，得到高斯平滑掉的突变，以此得到一张类似低密度阴影图。加上sobel或者拉普拉斯作为边界强化，就得到一张完整的铅笔“草图”。
利用上一节获取到的笔触顺序，将草图绘制在图形上下文空间中，按照“帧率”和预设绘图时间渲染图像。
绘制底色
按照笔触的分块顺序，对草图进行上色。
第一遍，按照区块抠原图，抠出的部分直接取均值，然后再与255平均，作为纯底色进行上色。
第二遍，对整图使用最大强度的stylization进行风格化，然后用各区块进行抠图，分别与各自底色加权平均。
第三遍，在第二遍的基础上加权平均一次，产生水彩效果。
为了上色看起来不那么单调，对大块的区域模仿手工刷油漆效果先涂一遍，再以斜对角扫描线的形式补全毛刷没刷到的位置。
加强线条与阴影
作为水彩到原图的过度过程，我们知道水彩风格从整体上看，色彩是偏淡的。而现实照片是邻角分明，通过阴影来表现立体感。
所以在图像绘制原图前，把“重色彩”部分，用黑色先“打底”。这步用拉普拉斯的粗略边界和阴影效果来覆盖，理论上有比较好的效果，但由于拉普拉斯本身的问题，效果不稳定。我最后直接用canny描个边就拉倒了（偷懒）。
绘制原图
进行两次涂抹，用模糊原图按区块顺序加权平均一次，让水彩效果产生立体感，接近原图。最后一次用原图覆盖。
至此，整个绘图过程完成。
问题
因为基于信号波动来分区，基于高频高能信号来决定绘画顺序和笔触。
所以高强度的高斯处理过的图像是没法处理的，帕金森手拍出来的是没法处理的，还有那种柔光美颜开到最大的那些。
还有一个情况就是波光粼粼的水面，湿漉漉的高清草地，虽然能处理，但是需要处理的东西太多。高能信号太多，太零散，会导致性能消耗严重。
最后，效果最好的当然就是专业摄影师的作品或者是人工作画的作品：有意识地利用光能来强调“主题”，主次边界分明，细节清晰。
源码
github
2018-12-18 12:07 修改
由于项目接收人表示要拿去弄知识产权还是什么专利之类的东西，所以我寻思着还是把网上的源码删掉好了，免得节外生枝。想要玩的朋友直接联系我，源码预计会在我手上保留至少到明年3月。
2018-12-28 17:25 修改
嗯，征得同意，旧版公开。
未公开的版本也仅仅是草图多一步阴影纹理贴图，让草图更接近素描而已，并没有太大差别。