CN103279965A

CN103279965A - 一种二值点画效果图片及视频的生成方法

Info

Publication number: CN103279965A
Application number: CN2013101457607A
Authority: CN
Inventors: 迟冬祥
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: The open source cloud data technology (Shanghai) Co. Ltd.
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-04-24
Also published as: CN103279965B

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，公开了一种二值点画效果图片的生成方法包括如下步骤：基于源图片，建立一张目标图片；设置单位区域尺寸；确定绘制的终止条件；将源图片转换为灰度图片；在目标图片上确定绘制二值点的位置的随机序列；依次从随机序列中取出一个点的位置信息，将点作为当前点；取得源图片上当前点的灰度信息，确定区域二值点密度；生成一个二值点区域；在目标图片上绘制二值点区域；判断当前绘制条件是否满足确定的终止条件，如是，则输出目标图片；如否则继续绘制下一点。本发明还公开了绘制二值点效图的视频的方法。本发明以计算机为工具，针对数字图片，自动、快速地绘制二值点画图片。

Description

一种二值点画效果图片及视频的生成方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是一种二值点画效果图片及视频的生成方法。

背景技术

点画效果图片是针对一幅源图片，以不同尺寸和密度的点重现其图片内容，以分散的点来表现连续的色调变换效果，尤其简单的方式是以二值（常以黑色和白色）的点，来表示连续的灰度色调。

以点构成画面的概念，包含Pointillism和Stippling，Halftone（dithering）三种：第一种是以分散的、不同色彩的纯色的点叠加，表现一幅图片的内容，通常是指一种绘画方法和风格，属于印象主义的一个分支；第二种是以疏密相间的单一颜色的点来分别表现亮、暗色调，描绘图片内容，也是指一种绘画方法和风格；第三种与第二种方法类似，更多地针对印刷或数码图片的处理，以疏密相间、无重合的点来模拟表现亮、暗色调。

在绘画领域，点绘画要依靠画家的技巧与直觉以及耐心。在计算机发展的今天，在计算机模拟的点绘画技术中，基于源图片，一种是以确定尺寸的单色点（Stippling）的方法，一种是以重合的彩色点（Pointillism）的方法来表现图片色调变化，生成点绘画风格的作品。在半色调halftone（或dithering）方法中，对点彩的模拟最典型的是将误差传递分散的Floyd-Steinbergdithering方法。这些方法从总体上将参考图片转换为点彩图，但是并未针对每一幅图片，考查其具体的色调、频率特征，对于参考图片的边缘位置的点，由于色彩平均效应，会模糊边缘信息，导致最终生成的点绘画作品不能够清晰表达源图片的边缘信息，影响了原图片的信息传递效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种二值点画效果图片及视频的生成方法，以期实现二值点画图片及视频的生成。

本发明采取的技术方案是：

一种二值点画效果图片的生成方法，其特征是，包括如下步骤：

第一步：基于源图片，建立一张与所述源图片相同尺寸的空白目标图片；

第二步：设置单位区域尺寸；

第三步：确定在所述目标图片上绘制二值点的终止条件；

第四步：将所述源图片转换为灰度图片；

第五步：在所述目标图片上确定绘制二值点的位置的随机序列；

第六步：依次从所述随机序列中取出一个点的位置信息，将所述点作为当前点；

第七步：取得源图片上所述当前点的灰度信息，确定区域二值点密度；

第八步：根据所述单位区域尺寸和区域二值点密度生成一个二值点区域；

第九步：在所述目标图片上的所述当前点位置绘制所述二值点区域；

第十步：判断当前绘制条件是否满足所述第三步中确定的终止条件，如是，则输出目标图片；如否则返回第六步；

进一步，所述二值点为黑色点和白色点。

进一步，所述第二步中的单位区域为矩形、圆形或外凸的多边形，所述单位区域的尺寸为矩形边长、圆形直径或多边形的关键尺寸。

进一步，所述第五步中的随机序列是以随机方式确定源图片上的坐标位置序列。

进一步，所述区域二值点密度是指在所述当前点为中心的所述单位区域内，白色像素点数量与全部像素数量的比值。

进一步，所述第三步中的终止条件是在所述目标图片上绘制的单位区域数达到预定的数值。

进一步，所述第三步中的终止条件是在所述目标图片上绘制的时间达到预定的值。

进一步，所述第三步中的终止条件是在所述目标图片上绘制的二值点达覆盖所述目标图片的面积比例达到一个预定的值。

进一步，所述第七步中，确定区域二值点密度的方法是通过正比例转换规则实现的，所述正比例转换规则对应的函数为单调递增函数。

一种二值点画效果视频的生成方法，其特征是，将源视频的每一帧图像通过上述的方法生成二值点画图像，再将生成的二值点画图像生成目标视频。

本发明的有益效果是：

以计算机为工具，针对数字图片，自动、快速地绘制二值点画图片。

附图说明

附图1是本发明的流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种二值点画效果图片及视频的生成方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图1，二值点画效果图片的生成方法包括如下步骤：

第一步：基于源图片，建立一张与源图片相同尺寸的空白目标图片（图中步骤S01）。

空白目标图片是指创造一个空白的二维矩阵或数组于计算机内存中，用于放置将要绘制的二值数据，其矩阵或数组的大小与源图片的行列数一致。

第二步：设置单位区域尺寸（图中步骤S02）。

单位区域可为矩形、圆形或者外凸的多边形区域，其尺寸为矩形边长、圆形直径或者多边形的关键尺寸，单位区域的尺寸一般以像素点来表示，其大小为几个像素到几十个像素的大小。

第三步：确定在目标图片上绘制二值点的终止条件（图中步骤S03）。

终止条件根据不同类型的图片或实际绘图硬件环境设置，一种是以在目标图片上绘制的单位区域数达到预定的数值，也就是在目标图片上绘制区域点的次数，预设一个比较大的次数，这种方式适用于不同类型的图片，当图片的色调比较深时，预定数值相对选择大些，反之则小些。一种是在目标图片上绘制的时间达到预定的值，这主要针对于硬件条件，比如根据计算机的运算能力，预设一个时间值，当达到这个时间值时，完成绘图。还有一种是在以目标图片上绘制的二值点达覆盖目标图片的面积比例达到一个预定的值，这种方式用于图片的色调比较浅的图片。

第四步：将源图片转换为灰度图片（图中步骤S04）。

由于二值点为黑色点和白色点，不管是什么格式的彩色图片最终只能以两种色点来进行表示，因此，对源图片的处理归结于对灰度图片的处理。

第五步：在目标图片上确定绘制二值点的位置的随机序列（图中步骤S05）。

随机序列是以随机方式确定源图片上的坐标位置序列。由于源图片与目标图片的二维尺寸一致，因此点的坐标位置对这两种图片具有一致性：对于同一个绘制点，其在源图片的位置也就是其在目标图片的位置。

第六步：依次从随机序列中取出一个点的位置信息，将所述点作为当前点（图中步骤S06）。

第七步：取得源图片上当前点的灰度信息，确定区域二值点密度（图中步骤S07）。

区域二值点密度是指在当前点为中心的单位区域内，白色像素点数量与全部像素数量的比值。确定区域二值点密度的方法是通过正比例转换规则实现的，正比例转换规则对应的函数为单调递增函数。与正比例规则有可类比的转换效果的变换规则，在数学描述上是一条单调递增的函数曲线即可，因为这种转换规则能够确保生成的二值目标图片准确表现原有图片的灰度分布。通过改变规则，调整转换函数曲线，得到的目标图片与应用正比例转换规则生成的目标图片效果可以完全不同。比如，对基于源图片灰度值，按照正比例转换规则计算每个区域的二值点密度后，放大该密度值，这样得到的目标图片在效果上看，比以正比例转换规则得到的目标图片亮度更高——因为二值点密度放大，意味着白色点更多。

第八步：根据单位区域尺寸和区域二值点密度生成一个二值点区域（图中步骤S08）。

二值点区域数据包括区域位置、区域大小、区域内二值点的密度，二值点区域存储于内存中。

第九步：在目标图片上的当前点位置绘制所述的二值点区域（图中步骤S09）。

第十步：判断当前绘制条件是否满足所述第三步中确定的终止条件（图中步骤S10），如是，则输出目标图片（图中步骤S11）；如否则返回第六步。

本方法还可应用于视频二值点画效果，将视频中的每一帧图像通过上述方法生成二值点画图像，再将生成的二值点画图像生成目标视频。

下面以一个实施例对本发明进行详细阐述。

第一步：设置方形区域边长尺寸E＝17像素，绘制终止条件是绘制点（区域）的次数，初值设置为N＝20000，也就是最大绘制点数（区域数）是N个。

第二步：将RGB格式的彩色源图片I_SOU转换为灰度图片I_GRAY。针对源图片每一个像素的红、绿、蓝三个分量值r、g、b，通过以下公式计算其灰度值：

gray=(r+g+b)/3 （1）

公式（1）将源图片的所有彩色像素转换为灰度图片I_GRAY。

第三步：I_GRAY灰度值的正规化。对于I_GRAY，需正规化以方便后续计算。计算公式如下：

I_GRAY＝(I_GRAY-I_GRAYmin)/(I_GRAYmax-I_GRAYmin) （2）

正规化处理之后，其I_GRAY的最大值为1，最小值为0。

第四步：设定空白目标图片I_TAR，使其行数列数与I_SOU的行数列数相同。

第五步：设定绘制点位置的随机序列。任何一个绘制点位置坐标在I_TAR覆盖的范围内以随机选择的方式确定。在以计算机语言实现时，就是生成两个范围在[0，1]的伪随机数rand1和rand2。假设画布图片的总行数和总列数分别是row0和column0，那么随机确定任何一个彩点p的行和列位置（row，column）为：

row=ceil（rand1×row0）

column=ceil（rand1×column0）（3）

公式中的ceil是向上圆整函数。

以上述方式生成彩点序列，彩点的个数为绘制终止条件初值N。

第六步：根据绘制点位置序列位置坐标，按照次序取I_GRAY上当前位置p的灰度值gray。

第七步：根据当前绘制点p的灰度值gray，按照线性转换公式（4），计算绘制方形区域的二值点密度density。

density＝gray （4）

如果想得到更亮的目标图片，则按照转换公式（5）计算density。

density＝B×gray （5）

公式（5）中B是调节目标图片亮度的系数。

第八步：生成一个边长为E＝11个像素的方形绘制区域，在该区域的11×11＝121个像素中，依照公式（6），要确保其中的X个像素为白色像素，其像素值为1；其余像素为黑色像素，其像素值为0。

X＝round(density×E×E) （6）

公式（6）中的round是圆整函数。为确保绘制效果，其白色与黑色像素在区域上随机均匀分布。

第九步：在I_TAR上的当前绘制点位置p上，绘制二值方形区域。

第十步：判断是否达到绘制点数：是，则继续下一步骤；否，则返回步骤六。

第十一步：绘制I_TAR完成，得到最终的I_TAR。

上述实施方式中的步骤的顺序可以适当调整，只要达到本发明的发明目的，步骤调整后的各种顺序都在本发明的保护范围之内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

第二步：设置单位区域尺寸；

第三步：确定在所述目标图片上绘制二值点的终止条件；

第四步：将所述源图片转换为灰度图片；

2.根据权利要求1所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述二值点为黑色点和白色点。

3.根据权利要求1所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述第二步中的单位区域为矩形、圆形或外凸的多边形，所述单位区域的尺寸为矩方形边长、圆形直径或外凸多边形的关键尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述第五步中的随机序列是以随机方式确定源图片上的坐标位置序列。

5.根据权利要求2所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述区域二值点密度是指在所述当前点为中心的所述单位区域内，白色像素点数量与全部像素数量的比值。

6.根据权利要求1所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述第三步中的终止条件是在所述目标图片上绘制的单位区域数达到预定的数值。

7.根据权利要求1所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述第三步中的终止条件是在所述目标图片上绘制的时间达到预定的值。

8.根据权利要求1所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述第三步中的终止条件是在所述目标图片上绘制的二值点达覆盖所述目标图片的面积比例达到一个预定的值。

9.根据权利要求1所述的一种二值点画效果图片的生成方法，其特征在于：所述第七步中，确定区域二值点密度的方法是通过正比例转换规则实现的，所述正比例转换规则对应的函数为单调递增函数。

10.一种二值点画效果视频的生成方法，其特征在于：将源视频的每一帧图像通过权利要求1至9中任一项所述的方法生成二值点画图像，再将生成的二值点画图像生成目标视频。