CN109934896B - 一种绘画方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绘画方法、装置、终端设备以及存储介质，方法包括；获取原始图像，提取所有图像主体像素点，并通过双调旅程算法确定连接所有图像主体像素点的最短路径，获得最短绘图路径；计算在最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离；将每一待比对距离与第一预设阈值进行比对，并根据比对结果，设置对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令；根据最短绘图路径和所有画笔指令进行绘画。通过实施本发明的实施例能够提高绘画效率并提高计算机绘画的精准度。

Description

一种绘画方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种绘画方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质。

背景技术

传统绘画，是指绘画者通过手握画笔并结合颜料，把对客观世界的认识、体验和理解直接绘制的作品，其绘画效果独一无二，但绘画者需具备绘画专业知识；且绘画过程修改难度大，相应的绘画周期漫长。

随着经济和计算机技术的不断发展，计算机绘画应运而生。计算机绘画，是指绘画者运用摄影、电脑绘制等现代科技工具完成的作品。绘画者无需具备精湛的绘画技能，只需懂得电脑工具的操作便可，且绘画过程修改容易，绘画周期短，绘画成本低。因此，计算机绘画逐步替代手工绘画。计算机绘画需要涉及绘图路径，选取路径的长短将会直接影响图像绘画的效率，而现有的计算机绘画并没有根据最短的绘图路径进行绘画，导致绘画效率低，且绘画过程中注重在于整体，图像的绘画的精准度不足。

发明内容

本发明实施例提供一种绘画方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，能够提高绘画效率并提高计算机绘画的精准度。

本发明一实施例提供一种基于绘画方法，包括：

获取原始图像，其中，所述原始图像包括图像主体像素点和图像背景像素点；

提取所有所述图像主体像素点，并通过双调旅程算法确定连接所有所述图像主体像素点的最短路径，获得最短绘图路径；

计算在所述最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离；

将每一所述待比对距离与第一预设阈值进行比对，并根据比对结果，设置对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令；其中，所述画笔指令包括提笔指令和下笔指令，所述画笔指令用于标识两个图像主体像素点是否需要进行连接，若所述画笔指令为提笔指令则表示两个图像主体像素点不需要进行连接；若所述画笔指令为下笔指令则表示两个图像主体像素点需要进行连接；

根据所述最短绘图路径和所述画笔指令进行绘画。

进一步的，所述根据比对结果，设置对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令，具体为：

若所述待比对距离大于所述第一预设阈值，则对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令为所述提笔指令；

若所述待比对距离小于或等于所述第一预设阈值，则对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令为所述下笔指令。

进一步的，在所述获取原始图像之后，在所述提取所有所述图像主体像素点之前，还包括：对所述原始图像进行灰度处理，获得灰度处理图像；计算所述灰度处理图像中的每一像素点灰度值，并将灰度值大于第二预设阈值的像素点的灰度值设为255、将灰度值小于或等于所述第二预设阈值的像素点的灰度值设置0；其中，灰度值为0的像素点为所述图像背景像素点、灰度值为255的像素点为所述图像主体像素点。

进一步的，所述提取所有所述图像主体像素点，具体为：将所述图像主体像素点的灰度值从255设置为1；提取所有灰度值为1的图像主体像素点，获得所述所有图像主体像素点。

进一步的，通过以下公式计算在所述最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离：

；

其中，

、

为一图像主体像素点的空间坐标值，

、

为另一图像

主体像素点的空间坐标值。

进一步的，所述根据所述最短绘图路径和所述画笔指令进行绘画，具体为：

将所述最短绘图路径及所述画笔指令发送至绘画设备，以使所述绘画设备根据所述最短绘图路径及所述画笔指令进行绘画；其中，所述绘画设备包括，机械臂或绘图仪。

本发明另一实施例提供了一种绘画装置，包括图像获取模块、最短绘图路径、待比对距离计算模块、画笔指令确定模块和绘画模块；

所述图像获取模块、用于获取原始图像，其中，所述原始图像包括图像主体像素点和图像背景像素点；

所述最短绘图路径、用于提取所有所述图像主体像素点，并通过双调旅程算法确定连接所有所述图像主体像素点的最短路径，获得最短绘图路径；

所述待比对距离计算模块、用于计算在所述最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离；

所述画笔指令确定模块、用于将每一所述待比对距离与第一预设阈值进行比对，并根据比对结果，设置对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令；其中，所述画笔指令包括提笔指令和下笔指令，所述画笔指令用于标识两个图像主体像素点是否需要进行连接，若所述画笔指令为提笔指令则表示两个图像主体像素点不需要进行连接；若所述画笔指令为下笔指令则表示两个图像主体像素点需要进行连接；

所述绘画模块、用于根据所述最短绘图路径和所述画笔指令进行绘画。

本发明另一实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例提供的绘画方法。

本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行本发明实施例提供的绘画方法。

通过实施本发明的实施例具有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种绘画方法、装置、终端设置及计算机可读存储介质，所述方法包括，首先获取原始图像，并将原始图像的所有图像主体像素点提取出来，为了获得能够连接所有图像主体像素点的最短绘图路径，本发明实施例采用双调旅程算法进行路径的规划，通过该算法的环游路线只能是从最西端单向到最东端，再从最东端返回最西端，并且是一个哈密尔顿回路。相对以往TSP问题，该算法能够最大限度地减少水平运动总长度，从而能够得到一个连接所有图像主体像素点的最短路径，将得到的最短路径作为绘画的路径，由于绘图路径已经是最短的，所以整个计算机绘画的效率会提高；在获得最短绘图路径之后，为提高绘画的精准度，需要确定各个图像主体像素点之间是否是相互连接的，此时需要计算在所述最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离；然后将待比对距离与预设阈值进行比对，根据比对结果设置对应的两图像主体像素点间画笔指令类型；若该画笔指令为下笔指令则说明两图像主体像素点间具有连接关系是相互连接的，或该画笔指令为提笔指令则说明两图像主体像素点是相互独立的，不用连接。最后根据最短的绘图路径，和各个相邻图像主体像素点的画笔指令，进行绘画，由于在绘画过程中将画笔指令具体到了像素点上，相比于以往的计算机绘画，其绘画效果更加的精准。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种绘画方法的流程示意图。

图2是本发明一实施例提供的绘画方法的一最短绘图路径示意图。

图3是本发明一实施例提供的绘画装置的结构示意图。

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，本发明一实施例提供的绘画方法包括：

步骤S101: 获取原始图像，其中，原始图像包括图像主体像素点和图像背景像素点；

步骤S102:提取所有图像主体像素点，并通过双调旅程算法确定连接所有图像主体像素点的最短路径，获得最短绘图路径。

步骤S103:依次计算在最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离。

步骤S104: 依次将每一待比对距离与第一预设阈值进行比对，并根据比对结果，设置对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令；其中，画笔指令包括提笔指令和下笔指令，画笔指令用于标识两个图像主体像素点是否需要进行连接，若画笔指令为提笔指令则表示两个图像主体像素点不需要进行连接；若画笔指令为下笔指令则表示两个图像主体像素点需要进行连接。

步骤S105: 根据最短绘图路径和所有画笔指令进行绘画。

对于步骤S101，在一优选的实施例中，可以系统自动上传，也可以用户通过终端上传。此处的用户终端是指用户日常普遍使用的手机、电脑、触控屏、笔记本等硬件设备，原始图像会存在图像背景像素点和图像主体像素点，需要提及的是图像背景像素点指的是，组成原始图像的图像背景的像素点，图像主体像素点，指的是，组成原始图像的图像主体的像素点。

需要补充的是，在一个可选的实施中，在获取原始图像后，可以对原始图像进行灰度处理和二值化处理，具体步骤如下：

对原始图像进行灰度处理，获得灰度处理图像；根据灰度处理加权平均法，计算原始图像各像素点的灰度值，取值范围是0-255，得到灰度处理图像。

通过对原始图像进行灰度处理，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。

进一步的，为了减少了数据量，凸显目标轮廓。可以对灰度处理图像，进行二值化处理，把灰度图256个亮度等级简化成0和255这2个，具体为：

计算灰度处理图像中的每一像素点灰度值，并将灰度值大于第二预设阈值的像素点的灰度值设为255、将灰度值小于或等于第二预设阈值的像素点的灰度值设置0；其中，灰度值为0的像素点为图像背景像素点、灰度值为255的像素点为图像主体像素点。

对于步骤S102、在一个优选的实施例中，通过以下方式提取图像主体像素点，将图像主体像素点的灰度值从255设置为1；提取所有灰度值为1的图像主体像素点，获得所有图像主体像素点。首先通过映射转换，把灰度值255，均设为1，这一步是为了节省计算机的存储空间，然后再将灰度值为1的像素点，都提取出来就可以得到图像主体像素点。

在提取出来图像主体像素点之后，通过双调旅程（Bitonic tour）算法，来确定连接所有图像主体像素点的最短路径，得到最短的绘图路径，该算法要求任意两点(i,j)之间相互到达的代价dist(i,j)=dist(j,i)且任意两点之间可以相互到达，环游的路线只能是从最西端单向到最东端，再从最东端返回最西端，并且是一个哈密尔顿回路。相对以往TSP问题，该算法不但简化求解精确解的难度，而且最大限度地减少水平运动总长度，在多项式时间内求出一个最优解。以下是Bitonic tour算法相关公式：

对于步骤S103、在一个优选的实施例中，通过以下公式计算，在最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离：

；

其中，

、

为一图像主体像素点的空间坐标值，

、

为另一图像主体像素点的空间坐标值。

在此处需要对，任意两个相邻的图像主体像素点的定义，进行一个解释：

如图2所示，A，B，C，D，E，F，G均为图像主体像素点，虚线部分为上述的最短绘图短路径，则A和B、B和C、C和D、D和E、E和F、F和G、G和A，为上述所定义的相邻的图像主体像素点，此处相邻的定义为在上述最短绘图路径中相邻，再通过上述公式，分别计算每组相邻的图像主体像素点之间的距离，可以得到若干待比对距离，以附图2为例可以得到7个待比对距离。

对于步骤S104、需要对步骤S103得到的待比对距离逐一的与第一预设阈值进行比对，以便设置每组相邻的图像主体像素点之间的画笔指令。

此处对落笔指令的具体定义进行再次阐述，上述画笔指令是用于标识两个图像主体像素点之间在原始图像中是否存在连接关系的，若画笔指令为提笔指令则表示两个图像主体像素点，在原始图像中是相互独立的，不存在连接关系，不需要进行连接，若画笔指令为下笔指令则表示两个图像主体像素点，在原始图像中是连接的，则需要根据上述最短绘图路径，进行连接。例如，在一张人脸的原始图像中，构成鼻子的像素点和构成眉毛的像素点是相互独立的，则可以通过实际情况设置第一预设阈值的取值，使得构成眉毛的像素点和构成鼻子的像素点，之间的画笔指令为提笔指令，那么在根据最短绘图路径进行绘画的时候，就不会将两个不同部位的像素点连在一起，因为在通过双调旅途算法得出来的最短绘图路径中，构成眉毛的像素点和构成鼻子的像素点可能会是相邻的像素点。还以附图2为例，若AB两个主体像素点之间的距离超过了第一预设阈值的时候，则将AB两点间的画笔指令设为提笔指令，因为A可能为构成眉毛的图像主体像素点，B可能为构成鼻子的像素点，而他们在原始图像中是相互独立，互不连接的。同理若AB两个主体像素点之间的距离没有超过第一预设阈值的时候，则将AB两点间的画笔指令设为下笔指令，再次不在进行展开。需要说明的是，上述第一预设阈值和第二预设阈值都可以根据实际的情况，进行数据值的调整，在此处不限定具体的数值。

对于步骤S105、在一个优选的实施例中，根据最短绘图路径和画笔指令进行绘画，具体为：

将最短绘图路径及画笔指令发送至绘画设备，以使绘画设备根据绘图路径及画笔指令进行绘画；其中，绘画设备包括，机械臂或绘图仪。

绘画设备在进行绘画时，按上述最短绘图路径进行描线，在描线的同时根据相邻两个图像主体像素点间的画笔指令，若，画笔指令为下笔指令，则直接将对应的两个图像主体像素点进行连接，若画笔指令为提笔指令，则将画笔或其他画图工具，从一个图像主体像素点移至另个一图像主体像素点，即不对两个图像主体像素点进行连接。以图2为例：如果AB间的画笔指令为下笔指令则按最短绘图路径将AB进行连接，若AB间的画笔指令为提笔指令则，将画笔或其他画图工具从A点直接移动到B点，不对AB进行连接，再判断BC两点的画笔指令，以此类推直至，最后将最短绘图路径上所有的图像主体绘画点都经过一遍为止。从而完成绘画。

需要说明的是，在绘画的过程可以以上述最短绘图路径上的任意一图像主体像素点为起点开始进行绘画，最后将绘画完成的作品展示在画质等介质上，完成整个流程。

如图3所示：在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供了绘画装置，包括：图像获取模块201、最短绘图路径202、待比对距离计算模块203、画笔指令确定模块204和绘画模块205

图像获取模块201、用于获取原始图像，其中，原始图像包括图像主体像素点和图像背景像素点；

最短绘图路径202、用于提取所有图像主体像素点，并通过双调旅程算法确定连接所有图像主体像素点的最短路径，获得最短绘图路径；

待比对距离计算模块203、用于计算在最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离；

画笔指令确定模块204、用于将每一待比对距离与第一预设阈值进行比对，并根据比对结果，设置对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令；其中，画笔指令包括提笔指令和下笔指令，画笔指令用于标识两个图像主体像素点是否需要进行连接，若画笔指令为提笔指令则表示两个图像主体像素点不需要进行连接；若画笔指令为下笔指令则表示两个图像主体像素点需要进行连接；

绘画模块205、用于根据最短绘图路径和画笔指令进行绘画。

需要说明的是，这一实施例是在上述所有绘画方法的实施例的基础上提供的装置项的实施例，可以理解的是，这一实施例所提供了一种绘画装置，能够实现上述所有绘画方法的方法项的实施例中的所有方法。

在本发明提供的绘画方法的方法项实施例的基础上，提供了另一实施例。

本发明另一实施例提供的一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器中且被配置为由处理器执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述各个绘画方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤。

此处的终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是绘画装置/终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个绘画装置/终端设备的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital,SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

在本发明提供的绘画方法的方法项实施例的基础上，提供了另一实施例。

本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述绘画方法实施例的说有步骤。

其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

通过实施本发明的实施例具有如下有益效果：本发明通过双调旅程算法计算出最短的绘图路径，提高计算机绘画的绘画效率，同时通过各图像主体像素点间的距离与第一预设阈值的比对结果，确定图像绘画的下笔或者提笔操作。与传统绘画方法相比，本发明绘画效率大大提升，打破了以往凭借穷举法确定最短路径的繁琐、耗时等不足；此外，本发明绘画的画笔指令具体到像素点上，使图像的绘画效果更精确。实现原理简单，灵活多变，适用于任何图像。

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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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 (8)

1.一种绘画方法，其特征在于，包括：

获取原始图像，其中，所述原始图像包括图像主体像素点和图像背景像素点；

提取所有所述图像主体像素点，并通过双调旅程算法确定连接所有所述图像主体像素点的最短路径，获得最短绘图路径；

计算在所述最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离；

将每一所述待比对距离与第一预设阈值进行比对，若所述待比对距离大于所述第一预设阈值，则对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令为提笔指令；若所述待比对距离小于或等于所述第一预设阈值，则对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令为下笔指令；其中，所述画笔指令用于标识两个图像主体像素点是否需要进行连接，若所述画笔指令为提笔指令则表示两个图像主体像素点不需要进行连接；若所述画笔指令为下笔指令则表示两个图像主体像素点需要进行连接；

根据所述最短绘图路径和所有所述画笔指令进行绘画。

2.如权利要求1所述的绘画方法，其特征在于，在所述获取原始图像之后，在所述提取所有所述图像主体像素点之前，还包括：

对所述原始图像进行灰度处理，获得灰度处理图像；

计算所述灰度处理图像中的每一像素点灰度值，并将灰度值大于第二预设阈值的像素点的灰度值设为255、将灰度值小于或等于所述第二预设阈值的像素点的灰度值设置0；其中，灰度值为0的像素点为所述图像背景像素点、灰度值为255的像素点为所述图像主体像素点。

3.如权利要求2所述的绘画方法，其特征在于，所述提取所有所述图像主体像素点，具体为：

将所述图像主体像素点的灰度值从255设置为1；

提取所有灰度值为1的图像主体像素点，获得所有所述图像主体像素点。

4.如权利要求1所述的绘画方法，其特征在于，通过以下公式计算在所述最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离：

；

其中，

、

为一图像主体像素点的空间坐标值，

、

为另一图像主体像素点的空间坐标值。

5.如权利要求1所述的绘画方法，其特征在于，所述根据所述最短绘图路径和所述画笔指令进行绘画，具体为：

将所述最短绘图路径及所述画笔指令发送至绘画设备，以使所述绘画设备根据所述最短绘图路径及所述画笔指令进行绘画；其中，所述绘画设备包括，机械臂或绘图仪。

6.一种绘画装置，其特征在于，包括图像获取模块、最短绘图路径、待比对距离计算模块、画笔指令确定模块和绘画模块；

所述图像获取模块、用于获取原始图像，其中，所述原始图像包括图像主体像素点和图像背景像素点；

所述最短绘图路径、用于提取所有所述图像主体像素点，并通过双调旅程算法确定连接所有所述图像主体像素点的最短路径，获得最短绘图路径；

所述待比对距离计算模块、用于计算在所述最短绘图路径上任意两个相邻的图像主体像素点之间的距离，获得若干待比对距离；

所述画笔指令确定模块、用于将每一所述待比对距离与第一预设阈值进行比对，若所述待比对距离大于所述第一预设阈值，则对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令为提笔指令；若所述待比对距离小于或等于所述第一预设阈值，则对应的两个相邻图像主体像素点之间的画笔指令为下笔指令；其中，所述画笔指令用于标识两个图像主体像素点是否需要进行连接，若所述画笔指令为提笔指令则表示两个图像主体像素点不需要进行连接；若所述画笔指令为下笔指令则表示两个图像主体像素点需要进行连接；

所述绘画模块、用于根据所述最短绘图路径和所述画笔指令进行绘画。

7.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任意一项所述的绘画方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1-5中任意一项所述的绘画方法。

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