CN107784658A - 规则二维彩色图像的纹理再现方法 - Google Patents

规则二维彩色图像的纹理再现方法 Download PDF

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CN107784658A CN201710961372.4A CN201710961372A CN107784658A CN 107784658 A CN107784658 A CN 107784658A CN 201710961372 A CN201710961372 A CN 201710961372A CN 107784658 A CN107784658 A CN 107784658A
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马瑞
占怡
张小瑞
孙伟
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Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种规则二维彩色图像的纹理再现方法。本发明提供的规则二维彩色图像的纹理再现方法，先通过对规则彩色图像的图像单元进行分割，然后获取单个图像单元的纹理基元图像，最后通过对纹理基元图像的不断重复，从而实现对整个规则二维彩色图像的纹理再现，整个过程都是计算机通过预先设置好的方法完成，避免了人工制作方式导致的耗时大、成本高的缺陷，且图像纹理美观，能够满足市场需求。

Description

规则二维彩色图像的纹理再现方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种规则二维彩色图像的纹理再现方法。
背景技术
计算机图形学中的纹理既包括通常意义上物体表面的纹理即使物体表面呈现凹凸不平的沟纹，同时也包括在物体光滑表面上的彩色图案，通常称之为花纹。纹理在现实中反应更多的是人造皮革，人造盆栽，布料，乳胶床垫等等。人造纹理，表面在某种程度上更具美感和手感。目前市场上的规则纹理原图主要是利用人工制作，这种人工制作的方式不仅耗时大，而且成本高。同时，由于对规则图像的纹理完全真实再现的难度较大，现有技术中的纹理再现方法得到的人造纹理会出现一定的误差，严重时会使得生成的人造纹理出现较大面积不统一情况，严重影响美观，无法满足市场需求。
发明内容
本发明提供一种规则二维彩色图像的纹理再现方法，用以解决现有技术中人造纹理耗时大、成本高、且美观性较差的问题，以满足市场需求。
为了解决上述问题，本发明提供了一种规则二维彩色图像的纹理再现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，提供一规则二维彩色图像，所述规则二维彩色图像的底图颜色相同；步骤2，建立像素值关于像素位置的分布特征函数，如下式(1)所示：
Fpixel(x,y)＝{(x,y)|w≤x,y≤l} (1)
其中，x为像素点的横坐标，y为像素点的纵坐标，(x,y)表示像素位置，Fpixel(x,y)表示像素在(x,y)处的像素值，w表示规则二维彩色图像像素宽度，l表示规则二维彩色图像像素长度；
步骤3，在所述规则二维彩色图像中任意选取两个不同的点，即第一点和第二点，用直线连接，所述第一点与所述第二点之间为直线线段dline，并采用下式(2)判断所述第一点和所述第二点是否具有相同的像素值：
其中，x1，x2分别为第一点和第二点像素点横坐标，y1，y2分别为第一点和第二点像素点纵坐标，(x1,y1)为第一点的像素位置，(x2,y2)为第二点的像素位置，Fpixel(x1,y1)为第一点处的像素值，Fpixel(x2,y2)为第二点处的像素值；
步骤4，当所述第一点和所述第二点具有相同的像素值时，判断所述第一点与所述第二点之间的线段dline上是否具有与所述第一点像素值不同的像素点，所述线段dline上与所述第一点像素值不同的像素点的数量为i，其中，所述线段dline的表达式如下式(3)：
步骤5，判断i的值是否满足i>0，若否，则重新选取第一点与第二点，并重复步骤3、步骤4；当满足i>0时，表示所述第一点与所述第二点之间至少存在一个彩色图像单元，记直线线段dline上离所述第一点、所述第二点距离最短且像素值不同的像素点位置分别为第一点附点、第二点附点，判断所述第一点附点与所述第二点附点之间的直线线段d'line上是否具有与所述第一点像素值相同的像素点，并采用下式(4)判断所述第一点附点和所述第二点附点是否具有相同的像素值：
其中，x1',x2'分别为第一点附点、第二点附点像素点横坐标，y1',y2'分别为第一点附点、第二点附点像素点纵坐标,(x1',y1')为第一点附点的像素位置，(x2',y2')为第二点附点的像素位置,Fpixel(x1',y1')为第一点附点处的像素值，Fpixel(x2',y2')为第二点附点处的像素值，所述直线线段d'line上与所述第一点像素值相同的像素点的数量为e，直线线段d'line的表达式如下式(5)：
步骤6，当步骤5满足i>0时，判断e的值是否满足e＝0，若否，则重新选取第一点与第二点，并重复步骤3-步骤5；
步骤7，当步骤6判断结果为e＝0时，存储所述第一点的像素位置与像素值、所述第二点的像素位置与像素值，分别同时以所述第一点为基础，向第一点的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向移动寻找第三点、以所述第二点为基础，向第二点的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向移动寻找第四点，移动过程中保持顺时针方向，使得第三点与第一点具有相同的像素值，第四点与第二点具有相同的像素值，以所述第一点为基础的移动方式如下式(6)所示，以所述第二点为基础的移动方式如下式(7)所示：
Fpixel(x1,y1)＝Fpixel(x1+m,y1+n) (6)
Fpixel(x2,y2)＝Fpixel(x2+p,y2+q),w<|m|<l,w<|n|<l,w<|p|<l,w<|q|<l (7)
其中，Fpixel(x1+m,y1+n)，Fpixel(x2+p,y2+q)分别为第三点、第四点的像素值，|m|,|n|,|p|,|q|为移动的距离，且m，p在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中方向相反，n，q在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中也保持方向相反；
步骤8，判断所述第三点是否与第一点重合、且第四点是否与所述第二点重合，若否，则重复步骤7；
步骤9，当所述第三点与第一点重合、且第四点与所述第二点重合时，则完成对所述规则二维彩色图像中一个彩色图像单元的分割，则利用如下式(8)将所述彩色图像单元转换为灰度图像单元：
Gray(x,y)＝0.3*R(x,y)+0.59*G(x,y)+0.11*B(x,y) (8)
其中，Gray(x,y)表示在(x,y)处的灰度像素值，R(x,y)表示红色通道在(x,y)处的像素值，G(x,y)表示绿色通道在(x,y)处的像素值，B(x,y)表示蓝色通道在(x,y)处的像素值。
将所述彩色图像单元转换为第一灰度图像单元之后，采用如下式(9)获取所述第一灰度图像单元的阈值Threpixel：
其中，s为初始值记为0的像素个数，hist[j]为所述第一灰度图像单元的直方分布图，j表示灰度值，当满足上述不等式s>w*l*0.99，此时的j即为像素阈值Threpixel；
步骤10，将所述彩色图像单元分解为红色、绿色和蓝色三个单通道图像，并将R(x,y),G(x,y),B(x,y)记为K(x,y)，并根据所述阈值Threpixel，采用公式(10)对所述彩色图像单元进行色彩加强变换处理,处理后的像素值记为Tpixel(x,y)：
步骤11，将经过彩色加强变换处理的彩色图像单元采用公式(8)转化为第二灰度图像单元，并将所述第二灰度图像单元利用灰度共生矩阵得到纹理基元图像；
步骤12，对所述纹理基元图像进行多次重复，实现对所述规则二维彩色图像的纹理再现。
优选的，步骤3中在所述规则二维彩色图像中任意选取两点，即第一点和第二点的具体步骤包括：根据MonteCarlo原理，即以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，是使用随机数来解决计算问题的方法，在所述规则二维彩色图像中随机投点，投点的个数为w*l/2；在w*l/2个点中任意选取两个不同的点。
本发明提供的规则二维彩色图像的纹理再现方法，先通过对规则彩色图像的图像单元进行分割，然后获取单个图像单元的纹理基元图像，最后通过对纹理基元图像的不断重复，从而实现对整个规则二维彩色图像的纹理再现，整个过程都是计算机通过预先设置好的方法完成，避免了人工制作方式导致的耗时长、成本高的缺陷，且图像纹理美观，能够满足市场需求。
附图说明
附图1是规则二维彩色图像的纹理再现方法流程图；
附图2是规则二维彩色图像结构示意图；
附图3是对规则二维彩色图像进行投点结构示意图；
附图4是任意选取两个不同点的结构示意图；
附图5是规则二维彩色图像纹理再现示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的规则二维彩色图像的纹理再现方法的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种规则二维彩色图像的纹理再现方法，附图1是规则二维彩色图像的纹理再现方法的流程图。如图1所示，本具体实施方式提供的规则二维彩色图像的纹理再现方法包括如下步骤：
步骤S1，提供一规则二维彩色图像，所述规则二维彩色图像的底图颜色相同。本具体实施方式所述的规则二维彩色图像，是指具有相同底图颜色，且底图上具有规则分布的彩色图像单元的图像。附图2是规则二维彩色图像的结构示意图。为了清楚的说明，在介绍本具体实施方式的规则二维彩色图像的纹理再现方法的过程中以一例来贯穿说明。图2只是对规则二维彩色图像的举例说明，并不是对本具体实施方式的限制，本领域技术人员根据实际需要也可选取其他的规则彩色图像。在图2中，彩色图像单元21呈矩阵形式规则分布于底图上。步骤S2，建立像素值关于像素位置的分布特征函数，如下式(1)所示：
Fpixel(x,y)＝{(x,y)|w≤x,y≤l} (1)
其中，x为像素点的横坐标，y为像素点的纵坐标，(x,y)表示像素位置，Fpixel(x,y)表示像素在(x,y)处的像素值，w表示所述规则二维彩色图像像素宽度，l表示所述规则二维彩色图像像素长度。
步骤S3，在所述规则二维彩色图像中任意选取两个不同的点，即第一点和第二点，用直线连接所述第一点与所述第二点，所述第一点与所述第二点之间为线段dline，并进行步骤S4；
步骤S4，即采用下式(2)判断所述第一点和所述第二点是否具有相同的像素值：
其中，x1,x2分别为第一点和第二点像素点横坐标，y1,y2分别为第一点和第二点像素点纵坐标，(x1,y1)为第一点的像素位置，(x2,y2)为第二点的像素位置，Fpixel(x1,y1)为第一点处的像素值，Fpixel(x2,y2)为第二点处的像素值。即当所述第一点与所述第二点具有相同的像素值时判断结果用“1”表示，不同时用“0”表示。
附图3是对规则二维彩色图像进行投点的结构示意图，附图4是任意选取的两个不同点的结构示意图。为了简化计算过程，便于理解，优选的，步骤S3中在所述规则二维彩色图像中任意选取两点，即第一点a和第二点b的具体步骤包括：根据MonteCarlo原理，在所述规则二维彩色图像中随机投点，投点的个数为w*l/2；在w*l/2个点中任意选取两个不同的点，即第一点a和第二点b，省却繁琐的数学报道和验算过程。如图3所示，在所述规则二维彩色图像上随机投点22，在多个随机投点22中任意选取两个不同的点，即第一点a、第二点b。
步骤S5，当所述第一点和所述第二点具有相同的像素值时，判断所述第一点与所述第二点之间的线段dline上是否具有所述第一点像素值不同的像素点，所述线段dline上与所述第一点像素值不同的像素点的数量为i，其中，所述线段dline的表达式如下式(3)：
如所述第一点与所述第二点不具有相同的像素值时，则重复步骤S3、步骤S4。继续进行步骤S5，判断i的值是否满足i>0，若否，则重新选取第一点与第二点，并重复步骤S3、步骤S4，当满足i>0时，表示这两点之间至少存在一个彩色图像单元，记直线线段dline上离这两点距离最短且像素值不同的像素点位置分别为第一点附点c、第二点附点d，判断所述第一点附点c与所述第二点附点d之间的直线线段d'line是否具有与所述第一点a像素值相同的像素点，采用下式(4)判断所述第一点附点和所述第二点附点是否具有相同的像素值：
其中，x1',x2'分别为第一点附点、第二点附点像素点横坐标，y1',y2'分别为第一点附点、第二点附点像素点纵坐标,(x1',y1')为第一点附点的像素位置，(x2',y2')为第二点附点的像素位置,Fpixel(x1',y1')为第一点附点处的像素值，Fpixel(x2',y2')为第二点附点处的像素值，所述直线线段d'line上与所述第一点像素值相同的像素点的数量为e，其中直线线段d'line的表达式如下式(5)：
步骤S6，当步骤S5满足i>0时，判断e的值是否满足e＝0，若否，则重新选取第一点与第二点，并重复步骤S3-步骤S5。
步骤S7，当步骤S6判断结果为e＝0时，存储所述第一点的像素位置与像素值、所述第二点的像素位置与像素值，分别同时以所述第一点为基础，向第一点的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向移动寻找第三点、以所述第二点为基础，向第二点的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向移动寻找第四点，移动过程中保持顺时针方向，使得第三点与第一点具有相同的像素值，第四点与第二点具有相同的像素值，以所述第一点为基础的移动方式如下式(6)所示，以所述第二点为基础的移动方式如下式(7)所示：
Fpixel(x1,y1)＝Fpixel(x1+m,y1+n) (6)
Fpixel(x2,y2)＝Fpixel(x2+p,y2+q),w<|m|<l,w<|n|<l,w<|p|<l,w<|q|<l (7)
其中，|m|,|n|,|p|,|q|为移动的距离，且m,p在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中方向相反，n,q在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中也保持方向相反。即在直角坐标系下移动以所述第一点、所述第二点为基础点的过程中，m，p在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中符号相反，n，q在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中也符号相反。在本具体实施方式的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向中，上与下之间的夹角为180度，左与右之间的夹角也为180度，上与左、右的夹角均为90度，左上与左、上的夹角均为45度，左下与左、下的夹角均为45度，右上与右、上的夹角均为45度，右下与右、下的夹角均为45度，左上与左下的夹角为90度，右上与右下的夹角为90度，左上与右上的夹角为90度。
步骤S8，判断所述第三点是否与第一点重合、且第四点是否与所述第二点重合，若否，则重复步S7。
步骤S9，当所述第三点与第一点重合、且第四点与所述第二点重合时，则完成对所述规则二维彩色图像中一个彩色图像单元的分割，则利用如下式(8)将所述彩色图像单元转换为灰度图像单元：
Gray(x,y)＝0.3*R(x,y)+0.59*G(x,y)+0.11*B(x,y) (8)
其中，Gray(x,y)表示在(x,y)处的灰度像素值，R(x,y)表示红色通道在(x,y)处的像素值，G(x,y)表示绿色通道在(x,y)处的像素值，B(x,y)表示蓝色通道在(x,y)处的像素值，将所述彩色图像单元转换为第一灰度图像单元之后，采用如下式(9)获取所述第一灰度图像单元的阈值Threpixel：
其中，s为初始值记为0的像素个数，hist[j]为所述第一灰度图像单元的方分布图，j表示灰度值，当满足上述不等式s>w*l*0.99，此时的j即为阈值Threpixel。
步骤S10，将所述规则二维彩色图像分解为红色、绿色和蓝色三个单通道图像，并将R(x,y),G(x,y),B(x,y)记为K(x,y)，并根据所述阈值j，采用公式(10)对所述彩色图像单元进行色彩加强变换处理：
步骤S11，将经过彩色加强变换处理的彩色图像单元采用公式(8)转化为第二灰度图像单元，并将所述第二灰度图像单元利用灰度共生矩阵得到纹理基元图像。
步骤S12，对所述纹理基元图像进行多次重复，实现对所述规则二维彩色图像的纹理再现。附图5是规则二维彩色图像的纹理再现示意图。例如，图2中的规则二维彩色图像经计算机处理后最终再现的纹理图像如图5所示。
本具体实施方式提供的规则二维彩色图像的纹理再现方法，先通过对规则彩色图像的图像单元进行分割，然后获取单个图像单元的纹理基元图像，最后通过对纹理基元图像的不断重复，从而实现对整个规则二维彩色图像的纹理再现，整个过程都是计算机通过预先设置好的方法完成，避免了人工制作方式导致的耗时大、成本高的缺陷，且图像纹理美观，能够满足市场需求。
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 (2)

1.一种规则二维彩色图像的纹理再现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，提供一规则二维彩色图像，所述规则二维彩色图像的底图颜色相同；
步骤2，建立像素值关于像素位置的分布特征函数，如下式(1)所示：
Fpixel(x,y)＝{(x,y)|w≤x,y≤l} (1)
其中，x为像素点横坐标，y为像素点纵坐标，(x,y)表示像素位置，Fpixel(x,y)表示像素在(x,y)处的像素值，w表示规则二维彩色图像像素宽度，l表示规则二维彩色图像像素长度；
步骤3，在所述规则二维彩色图像中任意选取两个不同的点，即第一点和第二点，用直线连接，所述第一点与所述第二点之间为直线线段dline，并采用下式(2)判断所述第一点和所述第二点是否具有相同的像素值：
其中，x1，x2分别为第一点和第二点像素点横坐标，y1，y2分别为第一点和第二点像素点纵坐标,(x1,y1)为第一点的像素位置，(x2,y2)为第二点的像素位置，Fpixel(x1,y1)为第一点处的像素值，Fpixel(x2,y2)为第二点处的像素值；
步骤4，当所述第一点和所述第二点具有相同的像素值时，判断所述第一点与所述第二点之间的直线线段dline上是否具有与所述第一点像素值不同的像素点，所述线段dline上与所述第一点像素值不同的像素点的数量为i，其中，所述线段dline的表达式如下式(3)：
步骤5，判断i的值是否满足i>0，若否，则重新选取第一点与第二点，并重复步骤3、步骤4；当满足i>0时，表示所述第一点与所述第二点之间至少存在一个彩色图像单元，记直线线段dline上离所述第一点、所述第二点距 离最短且像素值不同的像素点位置分别为第一点附点、第二点附点，判断所述第一点附点与所述第二点附点之间的直线线段d'line上是否具有与所述第一点像素值相同的像素点，并采用下式(4)判断所述第一点附点和所述第二点附点是否具有相同的像素值：
其中，x1',x2'分别为第一点附点、第二点附点像素点横坐标，y1',y2'分别为第一点附点、第二点附点像素点纵坐标,(x1',y1')为第一点附点的像素位置，(x2',y2')为第二点附点的像素位置,Fpixel(x1',y1')为第一点附点处的像素值，Fpixel(x2',y2')为第二点附点处的像素值，所述直线线段d'line上与所述第一点像素值相同的像素点的数量为e，直线线段d'line的表达式如下式(5)：
步骤6，当步骤5满足i>0时，判断e的值是否满足e＝0，若否，则重新选取第一点与第二点，并重复步骤3-步骤5；
步骤7，当步骤6判断结果为e＝0时，存储所述第一点的像素位置与像素值、所述第二点的像素位置与像素值，分别同时以所述第一点为基础，向第一点的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向移动寻找第三点、以所述第二点为基础，向第二点的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向移动寻找第四点，移动过程中保持顺时针方向，使得第三点与第一点具有相同的像素值，第四点与第二点具有相同的像素值，以所述第一点为基础的移动方式如下式(6)所示，以所述第二点为基础的移动方式如下式(7)所示：
Fpixel(x1,y1)＝Fpixel(x1+m,y1+n) (6)
Fpixel(x2,y2)＝Fpixel(x2+p,y2+q),w<|m|<l,w<|n|<l,w<|p|<l,w<|q|<l (7)
其中，Fpixel(x1+m,y1+n),Fpixel(x2+p,y2+q)分别为第三点、第四点的像素值，|m|,|n|,|p|,|q|为移动的距离，且m,p在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中方向相反，n,q在以所述第一点、所述第二点为基础同一次的移动中也保持方向相反；
步骤8，判断所述第三点是否与第一点重合、且第四点是否与所述第二点重合，若否，则重复步骤7；
步骤9，当所述第三点与第一点重合、且第四点与所述第二点重合时，则完成对所述规则二维彩色图像中一个彩色图像单元的分割，则利用如下式(8)将所述彩色图像单元转换为灰度图像单元：
Gray(x,y)＝0.3*R(x,y)+0.59*G(x,y)+0.11*B(x,y) (8)
其中，Gray(x,y)表示在(x,y)处的灰度像素值，R(x,y)表示红色通道在(x,y)处的像素值，G(x,y)表示绿色通道在(x,y)处的像素值，B(x,y)表示蓝色通道在(x,y)处的像素值，将所述彩色图像单元转换为第一灰度图像单元之后，采用如下式(9)获取所述第一灰度图像单元的像素阈值Threpixel：
其中,s为初始值记为0的像素个数，hist[j]为所述第一灰度图像单元的直方分布图，j表示灰度值，当满足上述不等式s>w*l*0.99，此时的j即为像素阈值Threpixel；
步骤10，将所述彩色图像单元分解为红色、绿色和蓝色三个单通道图像，并将R(x,y),G(x,y),B(x,y)记为K(x,y)，并根据所述像素阈值Threpixel，采用公式(10)对所述彩色图像单元进行色彩加强变换处理,处理后的像素值记为 Tpixel(x,y)：
步骤11，将经过彩色加强变换处理的彩色图像单元采用公式(8)转化为第二灰度图像单元，并将所述第二灰度图像单元利用灰度共生矩阵得到纹理基元图像；
步骤12，对所述纹理基元图像进行多次重复，实现对所述规则二维彩色图像的纹理再现。
2.根据权利要求1所述的规则二维彩色图像的纹理再现方法，其特征在于，步骤3中在所述规则二维彩色图像中任意选取两点，即第一点和第二点的具体步骤包括：
根据MonteCarlo原理，在所述规则二维彩色图像中随机投点，投点的个数为w*l/2；
在w*l/2个点中任意选取两个不同的点，即第一点和第二点。
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