CN109448067A - 一种基于螺旋结构的绘画方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于螺旋结构的绘画方法及装置，所述方法包括获取选定图像并对选定图像进行灰度处理得到灰度图像；对灰度图像进行二值化处理得到二值图像；根据二值图像中各像素点的灰度值确定各像素点所属的像素点类型；以二值图像的中心为起点，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，生成螺旋线，直至螺旋线将所有图像主体素点包含内，获得螺旋结构的绘图路径，并根据螺旋线上各点的像素点类型，确定螺旋线上各像素点的填充方式；根据绘图路径和螺旋线上各像素点的填充方式，绘制选定图像的绘画作品。通过实施本发明实施例能够通过画螺旋线的方式绘制选定图像的绘画作品，使得绘画作品具有创意性。

Description

一种基于螺旋结构的绘画方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种基于螺旋结构的绘画方法及装置。

背景技术

绘画，是一门视觉艺术，通过一定的色彩、线条、形状构成异常精确具体而又个性化的图景，以传达审美经验供人感受；集微妙精细的观察能力、形象的思维能力、高效的记忆力、创造的想象力、手的协调能力和丰富的表达能力于一体，使人类的精神生活和道德情操得到满足、升华。

随着时代的变迁以及当代艺术的不断发展，绘画呈现丰富多元的局面。其中，传统绘画，注重画法，强调技巧，更多关注的是绘画效果与实物参考对象是否相似，抹杀了感受力和想象力，制约了绘画者的思维发展。而创意绘画，注重创意二字，绘画技巧为辅助，绘画者通过画笔随心所欲地发挥自己的奇思妙想，从简单涂鸦开始到有意义的形状，从黑白两色到五彩缤纷，创造力得到最大程度发挥，内心思想和情绪也得到充分表达。与传统绘画相比，创意绘画带来的积极意义更符合人类社会发展。

在现有技术中，智能绘画产品的实现原理普遍是绘画设备根据用户设置的画笔参数把接收的实物图像展示在画纸等介质上，其展示的绘画效果与实物图像一模一样，但缺乏创意性。

发明内容

本发明提供一种基于螺旋结构的绘画方法及装置，把螺旋线与绘画相结合，通过画螺旋线的方式绘制选定图像的绘画作品，使得绘画作品具有创意性。

本发明第一实施例提供一种基于螺旋结构的绘画方法，包括：

获取选定图像并对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

对所述灰度图像进行二值化处理得到二值图像；

提取所述二值图像中各像素点的灰度值，继而根据所述各像素点的灰度值确定所述各像素点所属的像素点类型；其中所述像素点类型包括图像主体像素点和图像背景像素点；

以所述二值图像的中心为起点，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，生成螺旋线，直至所述螺旋线将所有所述图像主体素点包含内，获得螺旋结构的绘图路径，并根据所述螺旋线上各点的像素点类型，确定所述螺旋线上各像素点的填充方式；

根据所述绘图路径和所述螺旋线上各像素点的填充方式，绘制所述选定图像的绘画作品。

进一步的，在获得螺旋结构的绘图路径之后，还包括：以所述螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的各像素点为切点，过各所述切点做切线，继而做各所述切线的垂线，若所述垂线上存在第一像素点，则以所述第一像素点为圆心，以所述第一像素点到第一切点的距离为半径画圆，若所述圆与所述第一切点相邻的螺旋线的圆弧没有交点，则将所述第一切点的像素点类型变更为图像主体像素点，否则不做处理；其中所述第一像素点为像素点类型为图像主体像素点且不在螺旋线上的像素点，所述第一切点为所述第一像素点所在垂线对应的切线的切点。

进一步的，所述对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像，具体为：通过以下公式计算所述选定图像各像素点的灰度值，对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)；

其中f(i，j)为灰度转换函数，i，j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即第i行，第j列；R(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的R值；G(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的G值；B(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的B值。

进一步的，所述对所述灰度图像进行二值化处理得到二值图像，具体为：计算所述灰度图像的灰度平均值，将所述灰度图像中灰度值小于或等于所述灰度平均值的像素点的灰度值设为0，将所述灰度图像中灰度值大于所述灰度平均值的像素点的灰度值设为255，继而得到所述二值图像。

进一步的，所述根据所述各像素点的灰度值确定所述各像素点所属的像素点类型具体为：

将灰度值为0的像素点的像素点类型设为图像背景像素点，将灰度值为255的像素点的像素点类型设为图像主体像素点。

进一步的，所述按预设的方向向外逐圈旋绕描线，具体为：按逆时针方向向外逐圈旋绕描线。

进一步的，所述根据所述螺旋线上各点的像素点类型，确定所述螺旋线上各像素点的填充方式，具体为：将所述螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的所有像素点以1个像素点大小的线条进行填充，将所述螺旋线上像素点类型为图像主体像素点的所有像素点以3个像素点的波浪线填充。

相应的在本发明第一实施例的基础上提供了第二实施例。

本发明第二实施例提供了一种基于螺旋结构的绘画装置，包括灰度处理模块、二值化处理模块、像素点分类模块、绘图路径计算模块和绘图模块；其中，所述灰度处理模块用于获取选定图像并对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

所述二值化处理模块用于对所述灰度图像进行二值化处理得到二值图像；

所述像素点分类模块用于提取所述二值图像中各像素点的灰度值，继而根据所述各像素点的灰度值确定所述各像素点所属的像素点类型；其中所述像素点类型包括图像主体像素点和图像背景像素点；

所述绘图路径计算模块用于以所述二值图像的中心为起点，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，生成螺旋线，直至所述螺旋线将所有所述图像主体素点包含内，获得螺旋结构的绘图路径，并根据所述螺旋线上各点的像素点类型，确定所述螺旋线上各像素点的填充方式；

所述绘图模块用于根据所述绘图路径和所述螺旋线上各像素点的填充方式，绘制所述选定图像的绘画作品。

进一步的，所述绘画装置还包括像素点类型变更模块；其中，所述像素点类型变更模块用于以所述螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的各像素点为切点，过各所述切点做切线，继而做各所述切线的垂线，若所述垂线上存在第一像素点，则以所述第一像素点为圆心，以所述第一像素点到第一切点的距离为半径画圆，若所述圆与所述第一切点相邻的螺旋线的圆弧没有交点，则将所述第一切点的像素点类型变更为图像主体像素点，否则不做处理；其中所述第一像素点为像素点类型为图像主体像素点且不在螺旋线上的像素点，所述第一切点为所述第一像素点所在垂线对应的切线的切点。

通过实施本发明的实施例，有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种基于螺旋结构的绘画方法及装置，依次对选定图像进行灰度处理、二值化处理得到二值图像，继而对二值图像中的像素点进行分类后，以二值图像的中心点为起点，按预定的方向生成螺旋线作为绘图路径，再根据不同的像素点类型确定螺旋线上的像素点的填充方式，最后根据绘图路径和不同像素点的填充方式，以螺旋线的方式绘制出选定图像的绘画作品；本发明能够以画螺旋线的方式不间断的绘制选定图像的绘画作品，不再是把选定图像简单的展示在画纸上，使绘画作品更具创意性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种基于螺旋结构的绘画方法的流程示意图；

图2是本发明第一实施例提供的一种基于螺旋结构的绘画方法所绘制的绘画作品效果图；

图3是本发明第二实施例提供的一种基于螺旋结构的绘画装置的结构示意图；

附图标记说明：101、灰度处理模块；102、二值化处理模块；103、像素点分类模块；104、绘图路径计算模块；105、绘图模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明第一实施例提供的一种基于螺旋结构的绘画方法包括步骤：

S101、获取选定图像并对选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

S102、对灰度图像进行二值化处理得到二值图像；

S103、提取二值图像中各像素点的灰度值，继而根据各像素点的灰度值确定各像素点所属的像素点类型；其中像素点类型包括图像主体像素点和图像背景像素点；

S104、以二值图像的中心为起点，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，生成螺旋线，直至螺旋线将所有图像主体素点包含内，获得螺旋结构的绘图路径，并根据螺旋线上各点的像素点类型，确定螺旋线上各像素点的填充方式；

S105、根据绘图路径和螺旋线上各像素点的填充方式，绘制选定图像的绘画作品。

对于步骤S101、具体的，选定图像可以但不限于从各种移动终端中获取，如手机，电脑，平板等硬件设备，在获取选定图像后，对选定图像进行灰度处理的到灰度图像；优选的，通过以下公式计算选定图像各像素点的灰度值，对选定图像进行灰度处理得到灰度图像：

f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)；

其中f(i，j)为灰度转换函数，i，j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即第i行，第j列；R(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的R值；G(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的G值；B(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的B值，对图像进行灰度处理，并不会影响图像的纹理特征信息，而且各像素点只需一个灰度值便可表示，大大提高了图像处理效率。

对于步骤S102，由于灰度图是由256个亮度等级反映图像的整体和局部特征；计算灰度图像的灰度平均值，将灰度图像中灰度值小于或等于灰度平均值的像素点的灰度值设为0，将灰度图像中灰度值大于灰度平均值的像素点的灰度值设为255，继而得到二值图像。需要补充的是，为了节省计算机的存储空间，可以但不限于将灰度值255，映射为1，最终可得到由0或1标识的黑白二值图。

对于步骤S103，为了将选定图像的图像主体和图像背景区分开来，需要对选定图像的像素点进行分类，具体为：将灰度值为0的像素点的像素点类型设为图像背景像素点，将灰度值为255的像素点的像素点类型设为图像主体像素点。

对于步骤S104，具体的，利用市面上现有的绘图工具如Photoshop，以及二值图像的长和宽的尺寸信息，定位处二值图像的中心点，并以该点作为起点，以逆时针的方向向外逐圈旋绕描线，直至生成的螺旋线将所有像素点类型为图像主体像素点的像素点包含在内为止，从而得到螺旋结构的绘图路径。

需要说明的是，螺旋线的旋绕方式也可以为顺时针方向，螺旋线的螺距可以根据实际情况进行选择。

需要补充的是:为了使绘制的作品效果更好，需要对螺旋线某些像素点的像素点类型进行更改，具体为：以螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的各像素点为切点，过各切点做切线，继而做各切线的垂线，若垂线上存在第一像素点，则以第一像素点为圆心，以第一像素点到第一切点的距离为半径画圆，若圆与第一切点相邻的螺旋线的圆弧没有交点，则将第一切点的像素点类型变更为图像主体像素点，否则不做处理；其中第一像素点为像素点类型为图像主体像素点且不在螺旋线上的像素点，第一切点为第一像素点所在垂线对应的切线的切点。

优选的，根据螺旋线上各点的像素点类型，确定螺旋线上各像素点的填充方式具体为：将螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的所有像素点以1个像素点大小的线条进行填充，将螺旋线上像素点类型为图像主体像素点的所有像素点以3个像素点的波浪线填充，通过不同填充方式能够在绘画作品中将图像的主体呈现出来。

对于步骤S105，具体的，在确定了绘图路径和填充方式后，通过机械臂或绘图仪在画纸或其他介质上，按照螺旋结构的绘图路径画螺旋线，并在绘画的过程中根据螺旋线上各像素点的类型对像素点进行填充，从而生成选定图像的绘画作品。需要说明的是在实际的绘图过程中，是通过控制机械臂或绘图仪的角度和绘图力度从而实现不同类型像素点的不同的填充方式。

在本发明第一实施例的基础上对应的提供了第二实施例：

如图3所示，本发明第二实施例提供了一种基于螺旋结构的绘画装置，包括灰度处理模块101、二值化处理模块102、像素点分类模块103、绘图路径计算模块104、绘图模块105。其中，灰度处理模块101用于获取选定图像并对选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

二值化处理模块102用于对灰度图像进行二值化处理得到二值图像；

像素点分类模块103用于提取二值图像中各像素点的灰度值，继而根据各像素点的灰度值确定各像素点所属的像素点类型；其中像素点类型包括图像主体像素点和图像背景像素点；

绘图路径计算模块104用于以二值图像的中心为起点，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，生成螺旋线，直至螺旋线将所有图像主体素点包含内，获得螺旋结构的绘图路径，并根据螺旋线上各点的像素点类型，确定螺旋线上各像素点的填充方式；

绘图模块105用于根据绘图路径和螺旋线上各像素点的填充方式，绘制选定图像的绘画作品。

进一步的，绘画装置还包括像素点类型变更模块；其中，像素点类型变更模块用于以螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的各像素点为切点，过各切点做切线，继而做各切线的垂线，若垂线上存在第一像素点，则以第一像素点为圆心，以第一像素点到第一切点的距离为半径画圆，若圆与第一切点相邻的螺旋线的圆弧没有交点，则将第一切点的像素点类型变更为图像主体像素点，否则不做处理；其中第一像素点为像素点类型为图像主体像素点且不在螺旋线上的像素点，第一切点为第一像素点所在垂线对应的切线的切点。

进一步的，对选定图像进行灰度处理得到灰度图像，具体为：通过以下公式计算选定图像各像素点的灰度值，对选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)；

其中f(i，j)为灰度转换函数，i，j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即第i行，第j列；R(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的R值；G(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的G值；B(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的B值。

进一步的，对灰度图像进行二值化处理得到二值图像，具体为：计算灰度图像的灰度平均值，将灰度图像中灰度值小于或等于灰度平均值的像素点的灰度值设为0，将灰度图像中灰度值大于灰度平均值的像素点的灰度值设为255，继而得到二值图像。

进一步的，根据各像素点的灰度值确定各像素点所属的像素点类型具体为：

将灰度值为0的像素点的像素点类型设为图像背景像素点，将灰度值为255的像素点的像素点类型设为图像主体像素点。

进一步的，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，具体为：按逆时针方向向外逐圈旋绕描线。

进一步的，根据螺旋线上各点的像素点类型，确定螺旋线上各像素点的填充方式，具体为：将螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的所有像素点以1个像素点大小的线条进行填充，将螺旋线上像素点类型为图像主体像素点的所有像素点以3个像素点的波浪线填充。

通过实施本发明的实施例，有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种基于螺旋结构的绘画方法及装置，依次对选定图像进行灰度处理、二值化处理得到二值图像，继而对二值图像中的像素点进行分类后，以二值图像的中心点为起点，按预定的方向生成螺旋线作为绘图路径，再根据不同的像素点类型确定螺旋线上的像素点的填充方式，最后根据绘图路径和不同像素点的填充方式，以螺旋线的方式绘制出选定图像的绘画作品；与传统智能绘画方法相比，本发明不再是根据输入原图复制黏贴展示，而是基于原图基础通过螺旋结构的绘图方式对图像进行展示，增加了绘画的新颖性和创意性；在绘画的过程中，对选定图像进行了灰度和二值化处理，在保留了图像整体和局部特征的同时，使图像变得更简单，减少了数据量且凸显了目标轮廓；此外本发明通过一笔不间断完成图像绘画，实现原理简单，灵活多变，适用于任何图像，弥补了当前智能绘画产品的不足，使当今社会的绘画事业得到更好的发展。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上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来说，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于螺旋结构的绘画方法，其特征在于，包括：

获取选定图像并对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

对所述灰度图像进行二值化处理得到二值图像；

提取所述二值图像中各像素点的灰度值，继而根据所述各像素点的灰度值确定所述各像素点所属的像素点类型；其中所述像素点类型包括图像主体像素点和图像背景像素点；

以所述二值图像的中心为起点，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，生成螺旋线，直至所述螺旋线将所有所述图像主体素点包含内，获得螺旋结构的绘图路径，并根据所述螺旋线上各点的像素点类型，确定所述螺旋线上各像素点的填充方式；

根据所述绘图路径和所述螺旋线上各像素点的填充方式，绘制所述选定图像的绘画作品。

2.如权利要求1所述的基于螺旋结构的绘画方法，其特征在于，在获得螺旋结构的绘图路径之后，还包括：以所述螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的各像素点为切点，过各所述切点做切线，继而做各所述切线的垂线，若所述垂线上存在第一像素点，则以所述第一像素点为圆心，以所述第一像素点到第一切点的距离为半径画圆，若所述圆与所述第一切点相邻的螺旋线的圆弧没有交点，则将所述第一切点的像素点类型变更为图像主体像素点，否则不做处理；其中，所述第一像素点为像素点类型为图像主体像素点且不在螺旋线上的像素点，所述第一切点为所述第一像素点所在垂线对应的切线的切点。

3.如权利要求1所述的基于螺旋结构的绘画方法，其特征在于，所述对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像，具体为：通过以下公式计算所述选定图像各像素点的灰度值，对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)；

其中f(i，j)为灰度转换函数，i，j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即第i行，第j列；R(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的R值；G(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的G值；B(i，j)为第i行，第j列的像素点的RGB色彩模式中的B值。

4.如权利要求1所述的基于螺旋结构的绘画方法，其特征在于，所述对所述灰度图像进行二值化处理得到二值图像，具体为：计算所述灰度图像的灰度平均值，将所述灰度图像中灰度值小于或等于所述灰度平均值的像素点的灰度值设为0，将所述灰度图像中灰度值大于所述灰度平均值的像素点的灰度值设为255，继而得到所述二值图像。

5.如权利要求4所述的基于螺旋结构的绘画方法，其特征在于，所述根据所述各像素点的灰度值确定所述各像素点所属的像素点类型具体为：

将灰度值为0的像素点的像素点类型设为图像背景像素点，将灰度值为255的像素点的像素点类型设为图像主体像素点。

6.如权利要求1所述的基于螺旋结构的绘画方法，其特征在于，所述按预设的方向向外逐圈旋绕描线，具体为：按逆时针方向向外逐圈旋绕描线。

7.如权利要求1所述的基于螺旋结构的绘画方法，其特征在于，所述根据所述螺旋线上各点的像素点类型，确定所述螺旋线上各像素点的填充方式，具体为：将所述螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的所有像素点以1个像素点大小的线条进行填充，将所述螺旋线上像素点类型为图像主体像素点的所有像素点以3个像素点的波浪线填充。

8.一种基于螺旋结构的绘画装置，其特征在于，所述绘画装置包括灰度处理模块、二值化处理模块、像素点分类模块、绘图路径计算模块和绘图模块；其中，所述灰度处理模块用于获取选定图像并对所述选定图像进行灰度处理得到灰度图像；

所述二值化处理模块用于对所述灰度图像进行二值化处理得到二值图像；

所述像素点分类模块用于提取所述二值图像中各像素点的灰度值，继而根据所述各像素点的灰度值确定所述各像素点所属的像素点类型；其中所述像素点类型包括图像主体像素点和图像背景像素点；

所述绘图路径计算模块用于以所述二值图像的中心为起点，按预设的方向向外逐圈旋绕描线，生成螺旋线，直至所述螺旋线将所有所述图像主体素点包含内，获得螺旋结构的绘图路径，并根据所述螺旋线上各点的像素点类型，确定所述螺旋线上各像素点的填充方式；

所述绘图模块用于根据所述绘图路径和所述螺旋线上各像素点的填充方式，绘制所述选定图像的绘画作品。

9.如权利要求8所述的基于螺旋结构绘画装置，其特征在于，所述绘画装置还包括像素点类型变更模块；其中，所述像素点类型变更模块用于以所述螺旋线上像素点类型为图像背景像素点的各像素点为切点，过各所述切点做切线，继而做各所述切线的垂线，若所述垂线上存在第一像素点，则以所述第一像素点为圆心，以所述第一像素点到第一切点的距离为半径画圆，若所述圆与所述第一切点相邻的螺旋线的圆弧没有交点，则将所述第一切点的像素点类型变更为图像主体像素点，否则不做处理；其中所述第一像素点为像素点类型为图像主体像素点且不在螺旋线上的像素点，所述第一切点为所述第一像素点所在垂线对应的切线的切点。