CN110033498A - 一种椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法，通过将图案读入软件，设定算法所需的参数，对图案进行保持横纵比放缩，并将图案由RGB色彩模式转换为灰度图色彩模式，然后计算图形中心，最大参照图形尺寸，依据椭圆/矩形螺旋线轨道设置方法线性插值得到所有参考图形尺寸及绘图点坐标，最后根据各个绘图点的灰度值，对其进行不同程度的偏移，从中心向外依次连接偏移后的绘图点的方法得到椭圆/矩形螺旋线一笔画效果图。本发明的处理方法便利，适用性强，便于插入其他软件，参数实时可调，效果图具有强烈艺术感和立体感，不仅可以运用到艺术创作，还能为防伪图案设计和增材制造路径规划提供新的思路。

Description

一种椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法
技术领域
本发明涉及一种图案处理方法，具体是一种椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法。
背景技术
图案处理方法是对图案矩阵进行一系列处理的过程，主要通过改变其像素点灰度值和排列位置实现。
目前兼具艺术感和普适性的图案处理方法并不多见，多数处理方式需要手动选择所需处理的区域，且市面上的图案处理方法主要通过改变像素点的灰度值实现，鲜有通过改变像素点位置、删减像素点来实现的处理方法。图案处理方法在图案处理软件、防伪图案制作和艺术品图案雕刻技术中有着广泛的应用，通过改变像素点位置实现的新图案处理方法能够为市场提供更多选择。
螺旋线一笔画效果的图案处理方法由计算机编程实现，能通过输入不同参数将任何图案转化为效果不同的螺旋线一笔画图，具有很强的便利性和普适性，且便于插入其他软件。通过此方法生成的效果图具有很强的艺术感和立体感，不仅可以运用到艺术创作，还能为防伪图案设计和增材制造路径规划提供新的思路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法，通过对方法所需的数学参数的设定，即可方便地绘制出具有不同形式、横纵比、线条间距、弯折程度的一笔画效果图。
本发明通过以下技术方案实现：
1.将所需处理的图案读入软件，设定算法所需的参数，包括效果图图形长度Nm、螺旋线线条间隔dR、螺旋线范围系数kR、参照图形横纵比kab、偏移系数kA、绘图点数量参数N，以设定的长度Nm对图案进行保持横纵比放缩，将图案由RGB色彩模式转换为灰度色彩模式。
2.计算图形中心，最大参照图形尺寸，依据不同的椭圆/矩形轨道设置方法，线性插值得到所有参考图形尺寸及绘图点坐标，并找到各个绘图点对应的灰度值。
3.根据各个绘图点的灰度值，对其进行不同程度的偏移。
4.从中心向外依次连接偏移后的绘图点，得到椭圆/矩形螺旋线一笔画效果图。
本发明的优点是螺旋式一笔画效果的图案处理方法由计算机编程实现，它能将任何图案经过一系列数学处理转化为一笔画效果图，具有很强的便利性和普适性，图形效果实时可调节，方法便于插入其他软件。螺旋线一笔画效果图具有很强的艺术感和立体感，可以运用到艺术创作，其规整有序的形状还能为防伪图案设计和增材制造路径规划提供新的思路。
附图说明
图1为椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法流程图；
图2为偏移前的椭圆螺旋线轨道和参照椭圆的几何关系图；
图3为偏移前的矩形螺旋线轨道和参照矩形的几何关系图；
图4为椭圆螺旋线一笔画效果示例图；
图5为矩形螺旋线一笔画效果示例图；
具体实施方式
以下结合附图和实施实例对本发明进行进一步说明。
本发明中椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法流程如图1所示，该方法已经通过编程实现，只需将其所需参数输入即可自动绘图。
(1)椭圆螺旋线一笔画效果的图案处理方法的实例
将所需处理的图案读入软件。
设定方法所需的参数，效果图图形长度Nm、螺旋线线条间隔dR、螺旋线范围系数kR、参照椭圆横纵比kab、偏移系数kA、绘制椭圆螺旋线所需总点数N。以设定的长度Nm对图案进行保持横纵比放缩；将图案由RGB色彩模式转换为灰度色彩模式；
处理该图案灰度值矩阵，并计算灰度图图形中心(xc,yc)，
式中,G为该图案的灰度值矩阵，A为该图案灰度图计算得到的矩阵，size(A,2)和size(A,1)分别是图形的横向长度和纵向长度。
计算椭圆螺旋线中所用最大参照椭圆的短轴R：取图形四角坐标到图形中心的距离最大值乘以螺旋线范围系数kR作为参照椭圆的最大短轴半径。
由kab计算各绘图点所在参照椭圆的横轴和纵轴半长，
若kab>1,As＝[0:R:N]×kab,Bs＝[0:R:N]
若kab≤1,As＝[0:R:N],Bs＝[0:R:N]/kab
式中，As和Bs分别为各绘图点所在参照椭圆横轴半长和纵轴半长的矩阵，[0:R:N]代表从0到R均等划分，共有N个数的矩阵。
对螺旋线上各绘图点进行角度分配，分配的区间为共均匀划分为N个角度值，并将各点的角度值存入矩阵θ。
绘图点的分配及椭圆螺旋线轨道和参照椭圆的关系如图2。
对绘图点进行偏移处理，依次连接偏移后的绘图点：
由椭圆的参数方程：
x＝acos(θ)，y＝bsin(θ)
推导计算得到第k个绘图点在矩阵A中的位置，
x(k)＝As(k)×cos(θ(k))+xc，y(k)＝Bs(k)×sin(θ(k))+yc
其中，k＝1,2,3,...,N，x(k)和y(k)分别是第k个点在A矩阵中的的横纵坐标值。
对满足以下灰度条件的坐标点进行偏移处理，条件公式：
偏移通过缩放参照椭圆尺寸实现，偏移的距离与线条间隔、该像素点灰度值和偏移系数有关，其中偏移公式：
重新计算各绘图点所在轨道尺寸变化后的坐标：
xs(k)＝as(k)×cosθ(k)，ys(k)＝bs(k)×sinθ(k)
由图形中心向外依次连接偏移后的(xs(k)，ys(k))表示的绘图点，得到椭圆螺旋线一笔画效果图，图4为其示例。
(2)矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法的实例
将所需处理的图案读入软件。
设定方法所需的参数，效果图图形长度Nm、螺旋线线条间隔dR、螺旋线范围系数kR、参照矩形横纵比kab、偏移系数kA、绘制最外圈矩形螺旋线所需点数N。以设定的长度Nm对图案进行保持横纵比放缩；将图案由RGB色彩模式转换为灰度色彩模式；
处理该图案灰度值矩阵，并计算灰度图图形中心(xc,yc)，
式中,G为该图案的灰度值矩阵，A为该图案灰度图计算得到的矩阵，size(A,2)和size(A,1)分别是图形的横向长度和纵向长度。
计算矩形螺旋线中所用最大参照矩形半宽R：取图形中心到图形四条边的距离的最大值乘以螺旋线范围系数kR作为矩形螺旋线中最大的半宽。
R＝kR×max(|size(A,2)×[0,0,1,1]-xc|,|size(A,1)×[0,1,1,0]-yc|)
对螺旋线上每一个参照矩形的尺寸进行划分，并结合kab计算其横边和纵边半长，
若kab>1,As＝[0:dR:R+dR]×kab,Bs＝[0:dR:R+dR]
若kab≤1,As＝[0:dR:R+dR],Bs＝[0:dR:R+dR]/kab
式中，As和Bs分别为各参照矩形横边半长和纵边半长的矩阵，[0:dR:R+dR]代表从0到R+dR划分，尺寸间隔为dR。
插值计算各圈矩形螺旋线边上的绘图点点数N(k)，公式如下：
计算偏移前矩形螺旋线上的绘图点的坐标：
如图3所示，根据参照矩形尺寸设置各圈矩形螺旋线端点坐标，通过线性插值的方法得出偏移前各绘图点坐标(xs(i),ys(i))。
xs＝[[As(k),As(k),N(k)],[As(k),-As(k+1),N(k)],[-As(k+1),-As(k+1),N(k)],[-As(k+1),As(k+1),N(k)]]
ys＝[[-Bs(k),Bs(k+1),N(k)],[Bs(k+1),Bs(k+1),N(k)],[Bs(k+1),-Bs(k+1),N(k)],[-Bs(k+1),-Bs(k+1),N(k)]]
推导计算得到绘图点在矩阵A中的位置，
x(i)＝xs(i)+xc,y(i)＝ys(i)+yc
对满足以下灰度条件的绘图点进行偏移处理，条件公式：
偏移通过直接改变绘图点横纵坐标实现，偏移的距离与线条间隔、该像素点灰度值和偏移系数有关，其中偏移公式：
由图形中心向外依次连接偏移后的绘图点(Xs(i),Ys(i))，得到矩形螺旋线一笔画效果图，图5为其效果图示例。

Claims (3)

1.一种椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法，其特征在于将所需处理的图案读入软件，设定算法所需的参数，对图案进行保持横纵比放缩，并将图案由RGB色彩模式转换为灰度色彩模式，然后计算图形中心，最大参照图形尺寸，依据不同的椭圆/矩形轨道设置方法线性插值得到所有参考图形尺寸及绘图点坐标，并找到各个绘图点对应的灰度值，最后根据各个绘图点的灰度值，对其进行不同程度的偏移，从中心向外依次连接偏移后的绘图点，得到椭圆/矩形螺旋线一笔画效果图。
2.根据权利要求1所述的一种设置椭圆轨道绘图点的方法，其特征在于根据图形尺寸由小到大线性插值设置不同大小的参照椭圆，分别按参考椭圆尺寸和角度从小到大一对一地从每一个参照椭圆上找到对应的坐标，即为偏移前的绘图点坐标。
3.根据权利要求1所述的一种设置矩形轨道绘图点的方法，其特征在于根据图形尺寸由小到大线性插值设置不同大小的参照矩形，根据参照矩形角点回转得到参照点，由相邻参照点坐标线性插值，即可得到所有偏移前的绘图点坐标。
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