CN103021025B - 利用计算机程序的图案生成方法 - Google Patents

Abstract

一种利用计算机程序的图案生成方法按如下五个步骤进行：一是样本图像库的建立，二是基元生成，三是母版生成，四是骨骼库的建立，五是图案生成。本方法改革了传统的手工和利用计算机进行图案设计的方式，提高了图案生成效率。本图案生成方法，根据不同物质均具有自成特色的特定几何图形，选取任一种特定几何图形作为基元，将不同的骨骼、各种母版、众多的母版生成方式，进行排列组合，便能生成无穷尽的各具特色的图案。显示出本图案生成方法具有无穷尽、变化多、效率高、易推广的特点。

Description

利用计算机程序的图案生成方法

技术领域

本发明涉及一种图案自动生成方法，属于利用计算机程序的图像设计技术领域。

背景技术

图案设计是图形表达的设计方案，它所需的形象，是高于自然的一种艺术性表述。自然界中的植物、动物、风景、人物及日常生活中的一些人物造型都是图案设计取之不尽、用之不竭的源泉。图案设计既符合人们对图案的认识观念，又对当代艺术设计的人文建设具有重要意义。

图案设计的方式已经从传统的手工描制发展到利用计算机进行人工辅助设计，从而提高设计效率、节省设计时间。但是这种方式仍然需要人工过多地干预设计过程中一些重复、琐碎的操作，于是出现了图案自动生成技术。目前关于图案自动生成技术主要集中基于样图的纹理合成技术和进化艺术技术。例如，CN102074042A中的发明是一种图案生成系统即装置，以及用该装置经摄像、保存、传输、处理、设置运算参数、更新三维曲面、渲染传输，生成光栅化图像再显示出图案。该发明所需硬件设备较多，生成图案与原图相关性较大，且一次生成图案数量有限，不能大批量生成风格迥异的图案。CN101460979A和CN101677702A中的发明都是利用对两个图案库中的图案进行随机抽取，再进行叠加生成新的图案，后者生成的图案适于在纺织品印花领域，前者适用于地毯制造领域，但它们都一次只能生成一幅图案。

进化艺术则可追溯到牛津大学戴肯斯先生的计算机进化程序，辅助生成自然界的物种造型。CN101833777A中发明了能够利用计算机程序实时生成比较自然的大理石纹釉图案。该发明属于进化艺术，无需样图，直接生成图案，因此并不能借鉴已有自然美学图案进行生成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用计算机程序的图案生成方法。

本发明所采用的技术方案具体步骤如下：

一、样本图像库建立

选择具有不同风格照片建立样本图像库，照片不低于300dpi和1000×1000像素分辨率；

二、基元生成

基元是本方法中生成图案的基本元素，从样本图像库中挑选出样图，然后在样图上随机选择一块小区域作为基元，其中基元形状为正三角形、直角三角形、矩形、扇形中任一种，选择位置应在得到的基元纹理和色彩具有一定变化的区块，选取基元的大小宜与最终生成的图案大小成正比；

三、母版生成

将选得的基元按照平移、镜像、旋转技术，形成具有分离、透叠、叠差、联合、复叠效果中的任一种效果，和矩形、圆形、六边形的任一种形状排列组合成许多不同图形的母版；

四、骨骼库建立

本方法中骨骼是指母版的一种排列方式，它是构成图案的骨架和格式；本方法借鉴传统的图案设计中基本骨骼，包括矩形骨骼、菱形骨骼、圆形骨骼、复合形骨骼和连续构成骨骼，建立一个骨骼库；每一个骨骼由多个骨骼元素组成，骨骼元素是骨骼中的最小图形元素；

骨骼元素采用如下表示形式进行存储：

(1)、骨骼元素的左上角顶点坐标(left，top)；

(2)、骨骼元素的宽(width)和高(height)；

(3)、母版编号，指明该骨骼元素被哪个母版填充；

(4)、骨骼元素内容，大小为width×height的0-1像素矩阵，其中1表示该像素点被母版填充，0则用背景填充；

五、图案生成

一幅图案生成需要一个骨骼和多个母板组成，本方法依次从步骤四中建立的骨骼库中选择一个骨骼，并将步骤三中获得的母版，按照骨骼摆放生成图案；

其具体措施如下：

(1)、首先生成一个与最终图案相同大小的空白图像矩阵I；

(2)、从骨骼库中选择一个骨骼S，对其中的每个骨骼元素，设为n个，分别为S1，S2，...，Sn，依次按下述(3)、(4)、(5)措施进行操作；

(3)、设当前骨骼元素为Si，其中i∈[1，n]，选择骨骼元素所对应的母版M，要求母版的大小与骨骼元素的大小一致；

(4)、将骨骼元素根据其左上角顶点坐标(left，top)放置到图像矩阵I的相应位置上；

(5)、将骨骼元素内容与母版内容按照像素点建立对应关系，并找到所有骨骼元素内容为1的像素点，将母版上对应的像素点复制到图像矩阵I的相应位置上；

(6)、骨骼S中的所有骨骼元素处理完毕后，在图像矩阵I上没有设置值的像素点用母版M的平均值作为背景色进行填充；

至此，便获得一幅自动生成的图案；再选择不同的骨骼与母版，重复循环上述(1)到(6)的措施，便获得风格各异、千变万化的图案。所述的重复循环的次数与需要生成图案的数量一致。

本发明的有益效果是改革传统的用手工和/或利用计算机进行图案设计的方式，提高图案生成效率。传统设计图案采用“设计”-“修改”-“绘制”的方式。设计人员设计一幅图案，需要根据长期的设计经验，经过冥思苦想，反复修改才能完成。而本方法采用“生成”-“选择”的模式，设计人员只需具有通常的美学知识与素养，选取理想的图案应用到实际产品中即可，这将极大地减少图案的设计时间、提高图案生成效率。本发明图案的生成，根据不同物质各具特色的特定几何图形，选取任一种特定几何图形作为基元，不同的骨骼、各种母版、母版的不同生成方式，进行排列组合，生成无穷尽的各具特色的图案。显示出本图案生成方法具有无穷尽、变化多、效率高、易推广的特点。

附图说明

图1为本发明的基本流程示意图。

图2为举例选择的四种样图。

图3为四种样图中按不同形状选择的基元。

图4为由四种基元生成母版的流程示意图。

图5为骨骼库中举例选用的四种骨骼流程示意图。

图6为四种骨骼与母版生成的图案的流程示意图。

具体实施方式

本发明下面结合实施例并参照附图作进一步详述。

用于实施的硬件环境是：IntelCore2DuoCPUP84002.26G计算机、2GB内存、256M显卡，运行的软件环境是：WindowsXPsp3、VisualC++6.0和OpenCV。使用VisualC++6.0结合OpenCV实现本发明提出的方法。

一、样本图像库建立

选择具有不同风格照片建立样本图像库，照片不低于300dpi和1000×1000像素分辨率；本实施例选择木材的显微、木材板材、树皮和树根为例作样本图像，如图2所示。

二、基元生成

基元是本方法中生成图案的基本元素，从样本图像库中挑选出样图，然后在样图上随机选择一块小区域作为基元，其中基元形状为正三角形、直角三角形、矩形、扇形中任一种，选择位置应在得到的基元纹理和色彩具有一定变化的区块，选取基元的大小宜与最终生成的图案大小成正比；

从准备的样本图像中，选取一块50*50像素的小区域作为基元，不同的基元形状以其最小外接矩形为标准。如图3所示，在图2的四个样本图像上分别以正三角形、直角三角形、矩形和扇形为例生成4种不同形状的基元效果；

三、母版生成

将选得的基元按照平移、镜像和旋转技术，形成具有分离、透叠、叠差、联合和复叠效果中的任一种效果，再与矩形、圆形、六边形的任一种形状排列组合成许多不同图形的母版；

将步骤二得到的基元作平移、镜像、旋转等方式拼接生成母板。例如，图4给出了由图3基元生成的母板生成示例；

四、骨骼库建立

本方法中骨骼是指母版的一种排列方式，它是构成图案的骨架和格式；本方法借鉴传统的图案设计中基本骨骼，包括矩形骨骼、菱形骨骼、圆形骨骼、复合形骨骼和连续构成骨骼，建立一个骨骼库；每一个骨骼由多个骨骼元素组成，骨骼元素是骨骼中的最小图形元素；

骨骼元素采用如下表示形式进行存储：

(1)、骨骼元素的左上角顶点坐标(left，top)；

(2)、骨骼元素的宽(width)和高(height)；

(3)、母版编号，指明该骨骼元素被哪个母版填充；

(4)、骨骼元素内容，大小为width×height的0-1像素矩阵，其中1表示该像素点被母版填充，0则用背景填充；

将基本骨骼按照步骤四所示方法统一表示建立骨骼库。本实施例从中选择四个骨骼为例说明图案的生成，如图5所示。

五、图案生成

一幅图案生成需要一个骨骼和多个母板组成，本方法依次从步骤四中建立的骨骼库中选择一个骨骼，并将步骤三中获得的母版，按照骨骼摆放生成图案；

其具体措施如下：

(1)、首先生成一个与最终图案相同大小的空白图像矩阵I；

(2)、从骨骼库中选择一个骨骼S，对其中的每个骨骼元素，设为n个，分别为S1，S2，...，Sn，依次按下述(3)、(4)、(5)措施进行操作；

(3)、设当前骨骼元素为Si，其中i∈[1，n]，选择骨骼元素所对应的母版M，要求母版的大小与骨骼元素的大小一致；

(4)、将骨骼元素根据其左上角顶点坐标(left，top)放置到图像矩阵I的相应位置上；

(5)、将骨骼元素内容与母版内容按照像素点建立对应关系，并找到所有骨骼元素内容为1的像素点，将母版上对应的像素点复制到图像矩阵I的相应位置上；

(6)、骨骼S中的所有骨骼元素处理完毕后，在图像矩阵I上没有设置值的像素点用母版M的平均值作为背景色进行填充；

至此，便获得一幅自动生成的图案；再选择不同的骨骼与母版，重复循环上述(1)到(6)的措施，便获得风格各异、千变万化的图案。所述的重复循环的次数与需要生成图案的数量一致。

得到母版后，根据骨骼生成图案。图6给出了图4中母版与图5中的骨骼按照发明内容五中方法分别生成的四副图案效果。

Claims (1)

1.一种利用计算机程序的图案生成方法，其特征是按如下步骤进行：

一、样本图像库建立

选择具有不同风格照片建立样本图像库，照片不低于300dpi和1000×1000像素分辨率；

二、基元生成

基元是本方法中生成图案的基本元素，从样本图像库中挑选出样图，然后在样图上随机选择一块小区域作为基元，其中基元形状为正三角形、直角三角形、矩形、扇形中任一种，选择位置是基元纹理和色彩具有一定变化的区块，选取基元的大小与最终生成的图案大小成正比；

三、母版生成

将选得的基元按照平移、镜像、旋转技术，形成具有分离、透叠、叠差、联合、复叠效果中的任一种效果，和矩形、圆形、六边形的任一种形状排列组合成许多不同图形的母版；

四、骨骼库建立

本方法中骨骼是指母版的一种排列方式，它是构成图案的骨架和格式；本方法借鉴传统的图案设计中基本骨骼，包括矩形骨骼、菱形骨骼、圆形骨骼、复合形骨骼和连续构成骨骼，建立一个骨骼库；每一个骨骼由多个骨骼元素组成，骨骼元素是骨骼中的最小图形元素；

骨骼元素采用如下表示形式进行存储：

(1)、骨骼元素的左上角顶点坐标（left,top）；

(2)、骨骼元素的宽（width）和高（height）；

(3)、母版编号，指明该骨骼元素被哪个母版填充；

(4)、骨骼元素内容，大小为宽（width）和高（height）的0-1像素矩阵，其中1表示该像素点被母版填充，0则用背景填充；

五、图案生成

一幅图案生成需要一个骨骼和多个母版组成，本方法依次从步骤四中建立的骨骼库中选择一个骨骼，并将步骤三中获得的母版，按照骨骼摆放生成图案；

其具体措施如下：

(1)、首先生成一个与最终图案相同大小的空白图像矩阵I；

(2)、从骨骼库中选择一个骨骼S，对其中的每个骨骼元素，设为n个，分别为S1，S2，…,Sn，依次按下述(3)、(4)、(5)措施进行操作；

(3)、设当前骨骼元素为Si，其中i∈[1,n],选择骨骼元素所对应的母版M，要求母版的大小与骨骼元素的大小一致；

(4)、将骨骼元素根据其左上角顶点坐标（left,top）放置到图像矩阵I的相应位置上；

(5)、将骨骼元素内容与母版内容按照像素点建立对应关系，并找到所有骨骼元素内容为1的像素点，将母版上对应的像素点复制到图像矩阵I的相应位置上；

(6)、骨骼S中的所有骨骼元素处理完毕后，在图像矩阵I上没有设置值的像素点用母版M的平均值作为背景色进行填充;

至此，便获得一幅自动生成的图案;再选择不同的骨骼与母版，重复循环上述(1)到(6)的措施，便获得风格各异、千变万化的图案，所述的重复循环的次数与需要生成图案的数量一致。