近年来，图形学领域的研究者们对非真实感绘制技术越来越关注。与真实感绘制技术关注于传统的3D图形学不同，非真实感绘制技术更加强调艺术表现力，主观意识、情绪的传递以及强化重要信息，忽略非关键信息等方面。这些特点使得非真实感绘制技术在各个领域都极具理论研究和应用推广的价值。基于以上原因，论文针对该领域内的多项相关基础理论和技术方法展开了较为深入的研究，提出了三项新颖的NPR算法，并设计出了符合市场需求的新型NPR软件的原型系统。 论文首先综述了NPR研究领域中的四项基础技术；以及围绕这四项基础技术所展开的交互式及实时NPR绘制等相关研究；并从应用角度出发，综述了NPR最具发展、应用前景的视频动画渲染和虚拟环境渲染两项应用。 其次，综合多光源局部光照模型、bump-mapping、颜色转换等多项技术，论文提出了一种自动的、基于流体模拟的方法来生成具有凡高后期风格的油画图像。并在此基础上，进一步提出了一种基于笔刷模型的自动与交互式绘制相结合的方法来生成具有多种艺术风格的图像，由此开发出一套基于笔刷库的风格化绘制的原型系统。 再次，为能模拟多种多样的艺术风格，论文进而提出一种通用的，基于纹理合成与传输技术的快速艺术风格转换算法。通过与论文前面提出的多风格油画绘制算法相整合，形成了一套系统的NPR算法高层框架。 最后，论文提出将TIP技术与NPR相结合，并实现了一个称为NP-TIP的原型系统。该系统利用TIP方法简单恢复场景的三维几何模型，然后采用NPR技术对输入图像和背景图像进行艺术渲染，从而构建出一个具有艺术表现力和艺术意象的虚拟3D环境。概观近年来TIP技术的发展，本篇论文提出并设计的NP-TIP系统是对TIP基础理论研究和技术应用的重要的补充。