CN111598783B - 数码拼图模块数据库的建立方法以及拼图方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数码拼图模块数据库的建立方法以及拼图方法、存储介质，属于图像处理技术领域。通过基于不同基础矩形单元数量下获得的所有基础矩形单元组合；并通过旋转对称法缩减，形成数码拼图初始模块；再经基础矩形单元数量、边界、填充、间隔等参数对数码拼图初始模块进行分级、排序，获得所有数码拼图模块；在用户指定待拼图区域及选定数码拼图模块时，用数码拼图模块实现待拼图区域转换成的拼合区域适应图的模块化填充，再经切除和补充填充处理形成待拼图区域的模块化填充图，实现用户对数码拼图的操作简洁、拼图效果可控、拼合图案多样的需求。

Description

数码拼图模块数据库的建立方法以及拼图方法、存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种数码拼图模块数据库的建立方法以及拼图方法、存储介质。

背景技术

数码拼图图案作为一种典型的图案形式，广泛应用于广告设计、教育教学、儿童玩具、车辆涂装、墙体装饰、人工绿化等领域。目前数码拼图一般采用“自下而上”和“自上而下”两个设计模式。其中，“自下而上”的设计模式采用在待拼图区域上人工放置一些随机设计的模块来实现数码拼图图案；“自上而下”的设计模式则是对待拼图区域进行多次的分割来生成数码拼图模块，进而构成数码拼图图案。

然而，目前采用的这两种设计模式也存在如下不足：

(1)用户操作耗时、繁琐。“自下而上”的设计模式由于采用人工操作方式，涉及到大量的模块旋转、对称等操作，也涉及到模块相对位置的反复调整操作；“自上而下”的设计模式需要大量的时间来研究确定切割方法，由于切割方法种类众多，通过此方式获得所需的数码拼图模块系列需要耗费大量的时间和精力，且待拼图区域改变时，还需要重新对切割方法进行研究；

(2)拼图效果不易控制。“自下而上”设计模式的人工操作方式和“自上而下”设计模式的切割方式比较适合于拼图模块随机分布的数码拼图图案的生成。在用户指定数码拼图模块种类的情况下，很难通过两种模式实现拼图图案的生成；

(3)拼合图案可选性差。“自下而上”设计模式的人工操作方式和“自上而下”设计模式的切割方式可形成数量庞大的数码拼合图案，但这些图案属于随机图案，在用户指定数码拼图模块种类的情况下生成一种的拼合图案已非常困难，生成第二种、第三种数码拼合图案的难度会更大。较少的可用拼合图案数量将大大制约用户在实际应用时的灵活度。

因此，市面上需要一种操作简洁、拼图效果可控、拼合图案多样的拼图方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数码拼图模块数据库的建立方法以及拼图方法、存储介质，以解决现有数码拼图方法存在拼图效果不易控制、拼合图案可选性差且用户操作耗时、繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种数码拼图模块数据库的建立方法，包括：

在基础矩形单元的数量一定时，通过枚举法获得该数量下的所有基础矩形单元组合，其中基础矩形单元的数量不少于1个；

采用旋转对称比对法，对基础矩形单元组合进行缩减，形成数码拼图初始模块；

通过基础矩形单元的数量、边界参数、填充参数和间隔参数对数码拼图初始模块进行分级、排序及编号，形成数码拼图模块；

将每个编号的数码拼图模块保存在数据库中，形成分级排序、连续编号的数码拼图模块数据库；其中，

所述基础矩形单元数量为数码拼图初始模块所对应的基础矩形单元数量；所述基础矩形单元数量越大，数码拼图初始模块对待拼图区域的填充比例越大，反之，数码拼图初始模块对待拼图区域的填充比例越小；不同的基础矩形单元数量提供了填充比例较大到较小，以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块；

所述边界参数为数码拼图初始模块边界上的总边数与基础矩形单元数量的比例关系；比例值越大，相应模块的边界情况越不规则，反之，相应模块的边界情况越规则；不同数值的边界参数提供了边界从不规则到规则，以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块；

所述填充参数为数码拼图初始模块对应的基础矩形单元数量与数码拼图初始模块的横向跨度×纵向跨度的比例关系；比值越小，基础矩形单元在数码拼图初始模块横向跨度、纵向跨度范围内的填充程度越小，横向、纵向伸展性越好，反之，基础矩形单元在数码拼图初始模块中的填充程度越大，横向、纵向伸展性越差；不同数值的填充参数提供了从较好的横向、纵向伸展性到较差的横向、纵向伸展性，以及伸展性介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块；

所述间隔参数为数码拼图初始模块的横向或/和纵向中基础矩形单元之间存在间隔的行数占横向或/和纵向总行数的比例关系；比值越大，数码拼图初始模块中基础矩形单元之间的组合越无序，反之，相应数码拼图初始模块中基础矩形单元之间的组合越有序；不同数值的间隔参数提供了从无序组合到有序组合，以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块。

可选的，所述旋转对称比对法包括旋转0°、沿横向对称、沿纵向对称、旋转90°、旋转90°再沿横向对称、旋转90°再沿纵向对称、旋转180°、旋转270°，每个数码拼图初始模块最多对应于8种基础矩形单元组合。

可选的，根据实际应用场合，确定所述基础矩形单元的数量、所述边界参数、所述填充参数和所述间隔参数的优先等级，并依照四类参数的数值，将所有数码拼图初始模块分成众多有序排列的等级，并采用从低到高的顺序连续编号。

本发明还提供了一种拼图方法，包括：

对用户提供的待拼图区域进行基础矩形单元网格化和边缘适应，获得拼合区域适应图；

按用户需求，从数码拼图模块数据库中选取相应的数码拼图模块，获得拼合区域适应图的模块化填充图；

将所述模块化填充图叠加到用户提供的待拼图区域上，对超出待拼图区域的部分进行切割处理，对模块化填充图未涵盖的区域进行补充填充，形成待拼图区域的完整填充图。

可选的，所述拼合区域适应图能够通过软件判别或人工判别方式实现，关键在于实际待拼图边缘区域与基础矩形单元网格相交叠所形成的不完整多边形区域的适应性处理；

用户能够根据实际需要确定适应性处理的原则：单个不完整多边形区域的面积超过基础矩形单元的面积的一半，按整个基础矩形单元进行适应；或者，

所有单个不完整多边形区域均按整个基础矩形单元进行适应；

拼合区域适应图的外边界和内边界能够为规则的正方形或长方形，或不规则的、含有基础矩形单元特性的台阶状边界的多边形。

可选的，在用户提出需求、拼合区域较大或需要增加拼合区域适应图的多样性等时，能够对所述拼合区域适应图进行分割，形成多个子区域适应图；所述子区域适应图的边界特征与所述的拼合区域适应图的边界特征相同。

可选的，所述拼合区域适应图的模块化填充图，对应于每一组选取出来且能够实现模块化填充的数码拼图模块；若对应于多个模块化填充图，能够通过旋转对称比对法，对相应的模块化填充图进行缩减，形成初始模块化填充图。

可选的，所述子区域适应图，按照生成拼合区域适应图的模块化填充图的方法生成子区域适应图的模块化填充图，再组合成拼合区域适应图的模块化填充图。

可选的，所述子区域适应图的模块化填充图，用边界角点所对应的数码拼图模块号+全部或部分边界中间点所对应的数码拼图模块号的编号序列来对每一个子区域适应图的模块化填充图进行特征标记，以丰富由子区域适应图的模块化填充图组合成的拼合区域适应图的模块化填充图的多样性，同时有助于增加子区域适应图的模块化填充图之间组合的可控性。

本发明还提供了一种计算机存储介质，其上存储有专用的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，能够实现数码拼图模块数据库的建立方法或拼图方法。

本发明提供了一种数码拼图模块数据库的建立方法以及拼图方法、存储介质，通过基于不同基础矩形单元数量下获得的所有基础矩形单元组合；并通过旋转对称法缩减，形成数码拼图初始模块；再经基础矩形单元数量、边界、填充、间隔等参数对数码拼图初始模块进行分级、排序，获得所有数码拼图模块；在用户指定待拼图区域及选定数码拼图模块时，用数码拼图模块实现待拼图区域转换成的拼合区域适应图的模块化填充，再经切除和补充填充处理形成待拼图区域的模块化填充图，实现用户对数码拼图的操作简洁、拼图效果可控、拼合图案多样的需求。

附图说明

图1是数码拼图模块数据库的建立、以及拼图方法的流程示意图；

图2(a)～图2(d)是基础矩形单元数量为7时可形成的其中四种基础矩形单元组合示意图；

图3(a)是经基础矩形单元网格化的六边形待拼图区域示意图；

图3(b)是采用边界适应原则处理后生成的拼合区域适应图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种数码拼图模块数据库的建立方法以及拼图方法、存储介质作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本发明实施例一提供了建立数码拼图模块数据库并拼图的方法，其流程如图1所示，包括：

步骤S100：在基础矩形单元的数量一定时，通过枚举法获得在此基础矩形单元数量下的所有基础矩形单元组合；并照此获得基础矩形单元数量为大于等于1的连续自然数情况下的全部基础矩形单元组合。

所述基础矩形单元，是指边长固定的正方形或长宽固定的长方形，边长(包括长、宽)的值可根据用户需要选定；一经选定，在整个数码拼图模块数据库的建立方法和拼图方法实现过程之中，便不得改变。

所述基础矩形单元组合，是指基础矩形单元之间通过边与边接触的连接方式形成一个新组合单元的过程。其中，对应边与对应边的接触应采用完全接触，即一个正方形基础单元的边长与另一个正方形基础单元边长之间按照边长的全长度进行接触，或一个长方形基础单元的长与另一个长方形基础单元的长之间按照长的全长度进行接触，一个长方形基础单元的宽与另一个长方形基础单元的宽之间按照宽的全长度进行接触。上述发生全长度接触的边成为新组合单元内部的一部分，不再是单元的内边界或外边界。

全部基础矩形单元组合的生成，采用由低到高固定基础矩形单元数量的方式实现。即首先将基础矩形单元数量固定在1个时，获取1个基础矩形单元情况下的所有基础矩形单元组合；而后再将基础矩形单元数量固定在2个时，获得2个基础矩形单元情况下的所有基础矩形单元组合；然后再将基础矩形单元数量固定在3个时，获得3个基础矩形单元情况下的所有基础矩形单元组合；照此类推，将基础矩形单元固定在N个时，获得N个基础矩形单元情况下的所有基础矩形单元组合；基础矩形单元数量为7个时，可形成的其中四种基础矩形单元组合如图2(a)～图2(d)所示：

步骤S200：采用旋转对称比对法，对基础矩形单元组合进行缩减，形成数码拼图初始模块；

所述旋转对称比对法，主要包括旋转0°、沿横向对称、沿纵向对称、旋转90°、旋转90°再沿横向对称、旋转90°再沿纵向对称、旋转180°、旋转270°等8种方式。旋转角度差异限定在90°的倍数，主要是基于基础矩形单元以及组合成的基础矩形单元组合的横向与纵向之间90°的角度差异。如图2(d)便可由图2(b)经旋转180°得到，因而可通过以上的旋转对称比对法缩减去除。基础矩形单元组合的缩减，可以大大降低基础矩形单元组合的数量，更大的好处在于赋予了生成的数码拼图初始模块一个独有特征标识，极大地便利于后续的数码拼图模块数据库的建立以及后续的拼图过程。

步骤S300：采用基础矩形单元的数量、边界参数、填充参数和间隔参数对数码拼图初始模块进行分级、排序及编号，形成数码拼图模块保存在数据库中，形成分级排序、连续编号的数码拼图模块数据库；

数码拼图初始模块的分级，可以依照很多标准。本发明提出了两类(一类、二类)四型(1型、2型、3型、4型)分级参数。

一类1型分级参数为基础矩形单元数量，用于指定数码拼图初始模块的主等级，即首先将基础矩形单元数量为1的数码拼图初始模块定义为第一主等级，而后将基础矩形单元数量为2的数码拼图初始模块定义为第二主等级，然后将基础矩形单元数量为3的数码拼图初始模块定义为第三主等级；照此类推，将基础矩形单元数量为N的数码拼图初始模块定义为第N主等级。这种主等级标注法的优点在于可由主等级级数直接看出所含的基础矩形单元数量。如图2(a)～图2(d)对应的基础矩形单元数量均为7，所以相应的数码拼图模块均属于第七主等级。

二类2型、二类3型和二类4型分级参数为边界参数、填充参数和间隔参数，用于指定数码拼图初始模块的第1分等级、第2分等级和第3分等级。

边界参数主要反映数码拼图初始模块边界(含内边界、外边界)上的总边数与基础矩形单元数量的比例关系。如图2(a)，此数码拼图初始模块对应的总边数为12，相应的基础矩形单元数量为7，所以此数码拼图初始模块的边界参数值为

此比例值越大，相应模块的边界情况越不规则，反之，相应模块的边界情况越规则。不同数值的边界参数提供了从边界不规则到规则以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块。

填充参数主要反映数码拼图初始模块对应的基础矩形单元数量与模块的横向跨度×纵向跨度的比例关系。如图2(a)，此数码拼图初始模块的横向跨度为3，纵向跨度为4，那么横向跨度×纵向跨度便为12，相应的基础单元数量为7，所以此数码拼图初始模块的填充参数值为

此比值越小，表明基础矩形单元在数码拼图初始模块横向跨度、纵向跨度范围内模块的填充程度越小，模块的横向、纵向伸展性越好，反之，基础矩形单元在数码拼图初始模块中的填充程度越大，模块的横向、纵向伸展性越差。不同数值的填充参数提供了从较好的横向、纵向伸展性到较差的横向、纵向伸展性以及伸展性介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块；

间隔参数主要反映数码拼图初始模块的横向或/和纵向中基础矩形单元之间存在间隔的行数占横向或/和纵向总行数的比例关系。如图2(a)，此数码拼图初始模块的横向总行数为3，横向的第2行上的矩形基础单元之间存在间隔(即存在间隔的行数为1)，所以此数码拼图初始模块的间隔参数值为

此比值越大，数码拼图初始模块中基础矩形单元之间的组合越无序，反之，相应数码拼图初始模块中基础矩形单元之间的组合越有序，不同数值的间隔参数提供了从无序组合到有序组合以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块。

边界参数、填充参数和间隔参数所属的参数型号及分等级数(二类2型-第1分等级、二类3型-第2分等级、二类4型-第3分等级)可根据用户的实际需要来确定。

应用上述的两类四型分级参数(基础矩形单元数量、边界参数、填充参数和间隔参数)便将每个数码拼图初始模块所属的主等级号数、第1分等级号数、第2分等级号数和第3分等级号数确定出来。

数码拼图初始模块的排序在分级之后进行，排序采用先按主等级号数、再按分等级号数的排序原则，其中主等级号数越小，排序越靠前，反之排序越靠后；分等级号数分为第1分等级号数、第2分等级号数、第3分等级号数，主等级相同时，分等级的排序原则为先按第1分等级号数、再按第2分等级号数、最后按第3分等级号数的排序原则，其中分等级相同时，分等级号数越小，排序越考前，反之排序越靠后。

数码拼图初始模块的编号在排序之后进行，采用N+第一分等级号数+第二分等级号数+第三分等级号数的编号形式。其中N表示数码拼图初始模块所属的主等级号数。将每个编号的数码拼图模块保存在数据库中，形成分级排序、连续编号的数码拼图模块数据库。

步骤S400：对用户提供的待拼图区域进行基础矩形单元网格化，并进行边缘适应，获得拼合区域适应图；

拼合区域适应图的生成，关键在于实际待拼图区域的边缘与基础矩形单元网格相交叠所形成的不完整多边形区域的适应性处理问题(即边缘适应问题)，可根据实际需要确定边缘适应性处理的原则，例如可选用“单个不完整多边形区域的面积超过基础矩形单元的面积的一半，按整个基础矩形单元进行适应”的原则(边界适应原则1)；或者“所有单个不完整多边形区域均按整个基础矩形单元进行适应”的原则(边界适应原则2)等，上述不完整多边形的面积数值可通过一些绘图软件的面积获取功能来获得，接着的适应性处理可通过软件处理的自动方式或人工处理的手动方式来实现。如图3(a)表示经基础矩形单元网格化的六边形待拼图区域，如图3(b)为采用边界适应原则1处理后生成的拼合区域适应图。

所述的拼合区域适应图，其边界特征如下：外边界和内边界可以是规则的正方形或长方形，也可以是不规则的、含有基础矩形单元特性的台阶状特征的多边形。所述的拼合区域适应图，可采用分割方式生成子区域适应图，生成条件及子区域适应图的边界特征如下：在用户提出需求、拼合区域较大或需要增加拼合区域适应图的多样性等时，可对拼合区域适应图进行分割，形成多个子区域适应图。子区域适应图的外边界和内边界可以是规则的正方形或长方形，也可以是不规则的、含有基础矩形单元特性的台阶状特征的多边形。

步骤S500：按用户需求，从数码拼图模块数据库中选取相应的数码拼图模块，借助于计算机程序，获得拼合区域适应图的模块化填充图；

所述拼合区域适应图的模块化填充图，对应于每一组选取出来且能够实现模块化填充的数码拼图模块；若对应于多个模块化填充图，能够通过旋转对称比对法，对相应的模块化填充图进行缩减，形成初始模块化填充图。

如果生成的是子区域适应图的模块化填充图，还需要按照拼合区域适应图分割为子区域适应图的逆过程或其它方式组合成拼合区域适应图的模块化填充图；并且为提高由子区域适应图的模块化填充图组合成的拼合区域适应图的模块化填充图的多样性，以及增加子区域适应图的模块化填充图之间组合的可控性，可以用边界角点所对应的数码拼图模块号+全部(部分)边界中间点所对应的数码拼图模块号的编号序列来对每一个子区域适应图的模块化填充图进行特征标记。

步骤S600：将拼合区域适应图的模块化填充图叠加到用户提供的待拼图区域上，对超出待拼图区域的部分进行切除处理，对模块化填充图未涵盖的区域进行补充填充，形成待拼图区域的完整填充图。

另外本发明还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，本发明的方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储于该计算机存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，所述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。所述计算机存储介质可以包括：能够携带所述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、磁盘、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，所述计算机存储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，计算机存储介质不包括电载波信号和电信信号。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (3)

1.一种数码拼图模块数据库的建立方法，其特征在于，包括：

在基础矩形单元的数量一定时，通过枚举法获得该数量下的所有基础矩形单元组合，其中基础矩形单元的数量不少于1个；

采用旋转对称比对法，对基础矩形单元组合进行缩减，形成数码拼图初始模块；

通过基础矩形单元的数量、边界参数、填充参数和间隔参数对数码拼图初始模块进行分级、排序及编号，形成数码拼图模块；

将每个编号的数码拼图模块保存在数据库中，形成分级排序、连续编号的数码拼图模块数据库；其中，

所述基础矩形单元数量为数码拼图初始模块所对应的基础矩形单元数量；所述基础矩形单元数量越大，数码拼图初始模块对待拼图区域的填充比例越大，反之，数码拼图初始模块对待拼图区域的填充比例越小；不同的基础矩形单元数量提供了填充比例较大到较小，以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块；

所述边界参数为数码拼图初始模块边界上的总边数与基础矩形单元数量的比例关系；比例值越大，相应模块的边界情况越不规则，反之，相应模块的边界情况越规则；不同数值的边界参数提供了边界从不规则到规则，以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块；

所述填充参数为数码拼图初始模块对应的基础矩形单元数量与数码拼图初始模块的横向跨度×纵向跨度的比例关系；比值越小，基础矩形单元在数码拼图初始模块横向跨度、纵向跨度范围内的填充程度越小，横向、纵向伸展性越好，反之，基础矩形单元在数码拼图初始模块中的填充程度越大，横向、纵向伸展性越差；不同数值的填充参数提供了从较好的横向、纵向伸展性到较差的横向、纵向伸展性，以及伸展性介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块；

所述间隔参数为数码拼图初始模块的横向或/和纵向中基础矩形单元之间存在间隔的行数占横向或/和纵向总行数的比例关系；比值越大，数码拼图初始模块中基础矩形单元之间的组合越无序，反之，相应数码拼图初始模块中基础矩形单元之间的组合越有序；不同数值的间隔参数提供了从无序组合到有序组合，以及介于二者之间的数量众多、可灵活选用的待选模块。

2.如权利要求1所述的数码拼图模块数据库的建立方法，其特征在于，所述旋转对称比对法包括旋转0°、沿横向对称、沿纵向对称、旋转90°、旋转90°再沿横向对称、旋转90°再沿纵向对称、旋转180°、旋转270°，每个数码拼图初始模块最多对应于8种基础矩形单元组合。

3.如权利要求2所述的数码拼图模块数据库的建立方法，其特征在于，根据实际应用场合，确定所述基础矩形单元的数量、所述边界参数、所述填充参数和所述间隔参数的优先等级，并依照四类参数的数值，将所有数码拼图初始模块分成众多有序排列的等级，并采用从低到高的顺序连续编号。

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