專利名稱：利用計(jì)算機(jī)程序的圖案生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖案自動生成方法，屬于利用計(jì)算機(jī)程序的圖像設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖案設(shè)計(jì)是圖形表達(dá)的設(shè)計(jì)方案，它所需的形象，是高于自然的一種藝術(shù)性表述。自然界中的植物、動物、風(fēng)景、人物及日常生活中的一些人物造型都是圖案設(shè)計(jì)取之不盡、用之不竭的源泉。圖案設(shè)計(jì)既符合人們對圖案的認(rèn)識觀念，又對當(dāng)代藝術(shù)設(shè)計(jì)的人文建設(shè)
具有重要意義。圖案設(shè)計(jì)的方式已經(jīng)從傳統(tǒng)的手工描制發(fā)展到利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行人工輔助設(shè)計(jì)，從而提高設(shè)計(jì)效率、節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。但是這種方式仍然需要人工過多地干預(yù)設(shè)計(jì)過程中一些重復(fù)、瑣碎的操作，于是出現(xiàn)了圖案自動生成技術(shù)。目前關(guān)于圖案自動生成技術(shù)主要集中基于樣圖的紋理合成技術(shù)和進(jìn)化藝術(shù)技術(shù)。例如，CN102074042A中的發(fā)明是一種圖案生成系統(tǒng)即裝置，以及用該裝置經(jīng)攝像、保存、傳輸、處理、設(shè)置運(yùn)算參數(shù)、更新三維曲面、渲染傳輸，生成光柵化圖像再顯示出圖案。該發(fā)明所需硬件設(shè)備較多，生成圖案與原圖相關(guān)性較大，且一次生成圖案數(shù)量有限，不能大批量生成風(fēng)格迥異的圖案。CN101460979A和CN101677702A中的發(fā)明都是利用對兩個(gè)圖案庫中的圖案進(jìn)行隨機(jī)抽取，再進(jìn)行疊加生成新的圖案，后者生成的圖案適于在紡織品印花領(lǐng)域，前者適用于地毯制造領(lǐng)域，但它們都一次只能生成一幅圖案。進(jìn)化藝術(shù)則可追溯到牛津大學(xué)戴肯斯先生的計(jì)算機(jī)進(jìn)化程序，輔助生成自然界的物種造型。CN101833777A中發(fā)明了能夠利用計(jì)算機(jī)程序?qū)崟r(shí)生成比較自然的大理石紋釉圖案。該發(fā)明屬于進(jìn)化藝術(shù)，無需樣圖，直接生成圖案，因此并不能借鑒已有自然美學(xué)圖案進(jìn)行生成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用計(jì)算機(jī)程序的圖案生成方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體步驟如下一、樣本圖像庫建立選擇具有不同風(fēng)格照片建立樣本圖像庫，照片不低于300dpi和1000X 1000像素
分辨率；二、基元生成基元是本方法中生成圖案的基本元素，從樣本圖像庫中挑選出樣圖，然后在樣圖上隨機(jī)選擇一塊小區(qū)域作為基元，其中基元形狀為正三角形、直角三角形、矩形、扇形中任一種，選擇位置應(yīng)在得到的基元紋理和色彩具有一定變化的區(qū)塊，選取基元的大小宜與最終生成的圖案大小成正比；三、母版生成將選得的基元按照平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)技術(shù)，形成具有分離、透疊、疊差、聯(lián)合、復(fù)疊效果中的任一種效果，和矩形、圓形、六邊形的任一種形狀排列組合成許多不同圖形的母版；四、骨骼庫建立本方法中骨骼是指母版的一種排列方式，它是構(gòu)成圖案的骨架和格式；本方法借鑒傳統(tǒng)的圖案設(shè)計(jì)中基本骨骼，包括矩形骨骼、菱形骨骼、圓形骨骼、復(fù)合形骨骼和連續(xù)構(gòu)成骨骼，建立一個(gè)骨骼庫；每一個(gè)骨骼由多個(gè)骨骼元素組成，骨骼元素是骨骼中的最小圖形元素；骨骼元素采用如下表示形式進(jìn)行存儲(I)、骨骼元素的左上角頂點(diǎn)坐標(biāo)(left，top)；(2)、骨骼元素的寬(width)和高(height)；(3)、母版編號，指明該骨骼元素被哪個(gè)母版填充；(4)、骨骼元素內(nèi)容，大小為WidthXheight的0-1像素矩陣，其中I表示該像素點(diǎn)被母版填充，O則用背景填充；五、圖案生成一幅圖案生成需要一個(gè)骨骼和多個(gè)母板組成，本方法依次從步驟四中建立的骨骼庫中選擇一個(gè)骨骼，并將步驟三中獲得的母版，按照骨骼擺放生成圖案；其具體措施如下(I)、首先生成一個(gè)與最終圖案相同大小的空白圖像矩陣I ;(2)、從骨骼庫中選擇一個(gè)骨骼S，對其中的每個(gè)骨骼元素，設(shè)為η個(gè)，分別為SI，S2，. . .，Sn，依次按下述(3)、(4)、(5)措施進(jìn)行操作；(3)、設(shè)當(dāng)前骨骼元素為Si，其中i e [I, η]，選擇骨骼元素所對應(yīng)的母版M，要求母版的大小與骨骼元素的大小一致；(4)、將骨骼元素根據(jù)其左上角頂點(diǎn)坐標(biāo)(left，top)放置到圖像矩陣I的相應(yīng)位置上；(5)、將骨骼元素內(nèi)容與母版內(nèi)容按照像素點(diǎn)建立對應(yīng)關(guān)系，并找到所有骨骼元素內(nèi)容為I的像素點(diǎn)，將母版上對應(yīng)的像素點(diǎn)復(fù)制到圖像矩陣I的相應(yīng)位置上；(6)、骨骼S中的所有骨骼元素處理完畢后，在圖像矩陣I上沒有設(shè)置值的像素點(diǎn)用母版M的平均值作為背景色進(jìn)行填充；至此，便獲得一幅自動生成的圖案；再選擇不同的骨骼與母版，重復(fù)循環(huán)上述(I)到(6)的措施，便獲得風(fēng)格各異、千變?nèi)f化的圖案。所述的重復(fù)循環(huán)的次數(shù)與需要生成圖案
的數(shù)量一致。本發(fā)明的有益效果是改革傳統(tǒng)的用手工和/或利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖案設(shè)計(jì)的方式，提高圖案生成效率。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖案采用“設(shè)計(jì)“修改“繪制”的方式。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)一幅圖案，需要根據(jù)長期的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過冥思苦想，反復(fù)修改才能完成。而本方法采用“生成“選擇”的模式，設(shè)計(jì)人員只需具有通常的美學(xué)知識與素養(yǎng)，選取理想的圖案應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品中即可，這將極大地減少圖案的設(shè)計(jì)時(shí)間、提高圖案生成效率。本發(fā)明圖案的生成，根據(jù)不同物質(zhì)各具特色的特定幾何圖形，選取任一種特定幾何圖形作為基元，不同的骨骼、各種母版、母版的不同生成方式，進(jìn)行排列組合，生成無窮盡的各具特色的圖案。顯示出本圖案生成方法具有無窮盡、變化多、效率高、易推廣的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的基本流程示意圖。圖2為舉例選擇的四種樣圖。圖3為四種樣圖中按不同形狀選擇的基元。圖4為由四種基元生成母版的流程示意圖。圖5為骨骼庫中舉例選用的四種骨骼流程示意圖。圖6為四種骨骼與母版生成的圖案的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖作進(jìn)一步詳述。用于實(shí)施的硬件環(huán)境是Intel Core 2 Duo CPU P8400 2. 26G計(jì)算機(jī)、2GB內(nèi)存、256M 顯卡，運(yùn)行的軟件環(huán)境是Windows XP sp3、Visual C++6. O 和 OpenCV。使用 VisualC++6. O結(jié)合OpenCV實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的方法。一、樣本圖像庫建立選擇具有不同風(fēng)格照片建立樣本圖像庫，照片不低于300dpi和1000X1000像素分辨率；本實(shí)施例選擇木材的顯微、木材板材、樹皮和樹根為例作樣本圖像，如圖2所示。二、基元生成基元是本方法中生成圖案的基本元素，從樣本圖像庫中挑選出樣圖，然后在樣圖上隨機(jī)選擇一塊小區(qū)域作為基元，其中基元形狀為正三角形、直角三角形、矩形、扇形中任一種，選擇位置應(yīng)在得到的基元紋理和色彩具有一定變化的區(qū)塊，選取基元的大小宜與最終生成的圖案大小成正比；從準(zhǔn)備的樣本圖像中，選取一塊50*50像素的小區(qū)域作為基元，不同的基元形狀以其最小外接矩形為標(biāo)準(zhǔn)。如圖3所示，在圖2的四個(gè)樣本圖像上分別以正三角形、直角三角形、矩形和扇形為例生成4種不同形狀的基元效果；三、母版生成將選得的基元按照平移、鏡像和旋轉(zhuǎn)技術(shù)，形成具有分離、透疊、疊差、聯(lián)合和復(fù)疊效果中的任一種效果，再與矩形、圓形、六邊形的任一種形狀排列組合成許多不同圖形的母版；將步驟二得到的基元作平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)等方式拼接生成母板。例如，圖4給出了由圖3基元生成的母板生成示例；四、骨骼庫建立本方法中骨骼是指母版的一種排列方式，它是構(gòu)成圖案的骨架和格式；本方法借鑒傳統(tǒng)的圖案設(shè)計(jì)中基本骨骼，包括矩形骨骼、菱形骨骼、圓形骨骼、復(fù)合形骨骼和連續(xù)構(gòu)成骨骼，建立一個(gè)骨骼庫；每一個(gè)骨骼由多個(gè)骨骼元素組成，骨骼元素是骨骼中的最小圖形元素；骨骼元素采用如下表示形式進(jìn)行存儲(I)、骨骼元素的左上角頂點(diǎn)坐標(biāo)(left，top)；(2)、骨骼元素的寬(width)和高(height)；(3)、母版編號，指明該骨骼元素被哪個(gè)母版填充；
(4)、骨骼元素內(nèi)容，大小為WidthXheight的0_1像素矩陣，其中I表示該像素點(diǎn)被母版填充，O則用背景填充；將基本骨骼按照步驟四所示方法統(tǒng)一表示建立骨骼庫。本實(shí)施例從中選擇四個(gè)骨骼為例說明圖案的生成，如圖5所示。五、圖案生成一幅圖案生成需要一個(gè)骨骼和多個(gè)母板組成，本方法依次從步驟四中建立的骨骼庫中選擇一個(gè)骨骼，并將步驟三中獲得的母版，按照骨骼擺放生成圖案；其具體措施如下(I)、首先生成一個(gè)與最終圖案相同大小的空白圖像矩陣I ;
(2)、從骨骼庫中選擇一個(gè)骨骼S，對其中的每個(gè)骨骼元素，設(shè)為η個(gè)，分別為SI，S2，. . .，Sn，依次按下述(3)、(4)、(5)措施進(jìn)行操作；(3)、設(shè)當(dāng)前骨骼元素為Si，其中i e [I, η]，選擇骨骼元素所對應(yīng)的母版M，要求母版的大小與骨骼元素的大小一致；(4)、將骨骼元素根據(jù)其左上角頂點(diǎn)坐標(biāo)(left，top)放置到圖像矩陣I的相應(yīng)位置上；(5)、將骨骼元素內(nèi)容與母版內(nèi)容按照像素點(diǎn)建立對應(yīng)關(guān)系，并找到所有骨骼元素內(nèi)容為I的像素點(diǎn)，將母版上對應(yīng)的像素點(diǎn)復(fù)制到圖像矩陣I的相應(yīng)位置上；(6)、骨骼S中的所有骨骼元素處理完畢后，在圖像矩陣I上沒有設(shè)置值的像素點(diǎn)用母版M的平均值作為背景色進(jìn)行填充；至此，便獲得一幅自動生成的圖案；再選擇不同的骨骼與母版，重復(fù)循環(huán)上述(I)到(6)的措施，便獲得風(fēng)格各異、千變?nèi)f化的圖案。所述的重復(fù)循環(huán)的次數(shù)與需要生成圖案
的數(shù)量一致。得到母版后，根據(jù)骨骼生成圖案。圖6給出了圖4中母版與圖5中的骨骼按照發(fā)明內(nèi)容五中方法分別生成的四副圖案效果。
權(quán)利要求
1.一種利用計(jì)算機(jī)程序的圖案生成方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行 一、樣本圖像庫建立 選擇具有不同風(fēng)格照片建立樣本圖像庫，照片不低于300dpi和1000X 1000像素分辨率; 二、基元生成 基元是本方法中生成圖案的基本元素，從樣本圖像庫中挑選出樣圖，然后在樣圖上隨機(jī)選擇一塊小區(qū)域作為基元，其中基元形狀為正三角形、直角三角形、矩形、扇形中任一種，選擇位置應(yīng)在得到的基元紋理和色彩具有一定變化的區(qū)塊，選取基元的大小宜與最終生成的圖案大小成正比； 三、母版生成 將選得的基元按照平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)技術(shù)，形成具有分離、透疊、疊差、聯(lián)合、復(fù)疊效果中的任一種效果，和矩形、圓形、六邊形的任一種形狀排列組合成許多不同圖形的母版； 四、骨骼庫建立 本方法中骨骼是指母版的一種排列方式，它是構(gòu)成圖案的骨架和格式；本方法借鑒傳統(tǒng)的圖案設(shè)計(jì)中基本骨骼，包括矩形骨骼、菱形骨骼、圓形骨骼、復(fù)合形骨骼和連續(xù)構(gòu)成骨骼，建立一個(gè)骨骼庫；每一個(gè)骨骼由多個(gè)骨骼元素組成，骨骼元素是骨骼中的最小圖形元素； 骨骼元素采用如下表示形式進(jìn)行存儲 (1)、骨骼元素的左上角頂點(diǎn)坐標(biāo)(left,top)； (2)、骨骼元素的寬(width)和高(height)； (3)、母版編號，指明該骨骼元素被哪個(gè)母版填充； (4)、骨骼元素內(nèi)容，大小為WidthXheight的0-1像素矩陣，其中I表示該像素點(diǎn)被母版填充，O則用背景填充； 五、圖案生成 一幅圖案生成需要一個(gè)骨骼和多個(gè)母板組成，本方法依次從步驟四中建立的骨骼庫中選擇一個(gè)骨骼，并將步驟三中獲得的母版，按照骨骼擺放生成圖案； 其具體措施如下 (1)、首先生成一個(gè)與最終圖案相同大小的空白圖像矩陣I; (2)、從骨骼庫中選擇一個(gè)骨骼S，對其中的每個(gè)骨骼元素，設(shè)為η個(gè)，分別為SI，S2，. . .，Sn，依次按下述(3)、(4)、(5)措施進(jìn)行操作； (3)、設(shè)當(dāng)前骨骼元素為Si，其中ie [1，η]，選擇骨骼元素所對應(yīng)的母版M，要求母版的大小與骨骼元素的大小一致； (4)、將骨骼元素根據(jù)其左上角頂點(diǎn)坐標(biāo)(left，top)放置到圖像矩陣I的相應(yīng)位置上； (5)、將骨骼元素內(nèi)容與母版內(nèi)容按照像素點(diǎn)建立對應(yīng)關(guān)系，并找到所有骨骼元素內(nèi)容為I的像素點(diǎn)，將母版上對應(yīng)的像素點(diǎn)復(fù)制到圖像矩陣I的相應(yīng)位置上； (6)、骨骼S中的所有骨骼元素處理完畢后，在圖像矩陣I上沒有設(shè)置值的像素點(diǎn)用母版M的平均值作為背景色進(jìn)行填充； 至此，便獲得一幅自動生成的圖案；再選擇不同的骨骼與母版，重復(fù)循環(huán)上述(I)到(6)的措施，便獲得風(fēng)格各異、千變?nèi)f化的圖案。所述的重復(fù)循環(huán)的次數(shù)與需要生成圖案的數(shù)量 一致。
全文摘要
一種利用計(jì)算機(jī)程序的圖案生成方法按如下五個(gè)步驟進(jìn)行一是樣本圖像庫的建立，二是基元生成，三是母版生成，四是骨骼庫的建立，五是圖案生成。本方法改革了傳統(tǒng)的手工和利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖案設(shè)計(jì)的方式，提高了圖案生成效率。本圖案生成方法，根據(jù)不同物質(zhì)均具有自成特色的特定幾何圖形，選取任一種特定幾何圖形作為基元，將不同的骨骼、各種母版、眾多的母版生成方式，進(jìn)行排列組合，便能生成無窮盡的各具特色的圖案。顯示出本圖案生成方法具有無窮盡、變化多、效率高、易推廣的特點(diǎn)。
文檔編號G06T17/00GK103021025SQ20121058077
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者汪杭軍, 崔坤鵬, 翟小瑞 申請人:浙江農(nóng)林大學(xué)