RU2467880C2

RU2467880C2 - Способ создания мозаик

Info

Publication number: RU2467880C2
Application number: RU2009134541/12A
Authority: RU
Inventors: МАРТИНЕС Висенте АТАРЕС; СИГМУНД Альберто С. АТАРЕС; СИГМУНД Даниэль В. АТАРЕС
Original assignee: МАРТИНЕС Висенте АТАРЕС; СИГМУНД Альберто С. АТАРЕС; СИГМУНД Даниэль В. АТАРЕС
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2012-11-27
Also published as: RU2009134541A; US8331727B2; ES2304225B1; EP2123477A1; EP2123477A4; WO2008110639A1; ES2304225A1; US20100104190A1; WO2008110639A9; MX2009009881A; BRPI0808790A2

Abstract

Способ создания мозаик оптимизирован по качеству и точности полученного изображения и позволяет осуществлять автоматическую, полуавтоматическую или ручную работу с оптимальными результатами. Для этого каждый кубик, из которого составляют мозаику, анализируют на основе большого количества параметров, включая наличие пятен и их положение на кубике. Каждому кубику выделяют положение хранения. При этом используют средства, обеспечивающие деление воспроизводимого в мозаике изображение на графические элементы. Характеристики этих графических элементов анализируют и сравнивают с имеющимися кубиками и затем распределяют по графическим элементам наиболее похожие кубики в пределах допусков. Затем воспроизводят окончательный внешний вид мозаики и, при необходимости, вручную вносят изменения в распределение кубиков, которые затем крепятся любым известным способом. Способ позволяет задать более точное положение каждому кубику формируемой мозаики. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к новому способу создания мозаик из изображения.

Задачей настоящего изобретения является предоставление процедуры, улучшающей процесс создания таких мозаик в смысле качества и подобия полученного мозаичного изображения оригиналу, при этом этот процесс может выполняться вручную, полуавтоматически или полностью автоматически с оптимальными результатами.

Изобретение относится к области искусства, декорирования, архитектуры, строительства и даже меблировки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Обычно мозаику выкладывают практически вручную, поэтому художник или ремесленник визуально подбирает кубики цветной смальты, лучше всего подходящей для создаваемой картины, и укладывает их, что требует от ремесленника большого опыта и связано с затратами очень специализированного труда, что обусловливает высокую стоимость такого труда.

Попытки преодолеть эту проблему привели к созданию промышленного способа изготовления мозаики, при котором создаваемое изображение оцифровывают для получения изображения, в соответствии с размерами используемых кубиков мозаики.

Примером способов такого типа является заявка на патент США №2002/0154143, в которой раскрыт способ создания мозаичного изображения на поверхности объекта. Этот способ содержит следующие этапы: (а) генерируют цифровые данные, соответствующие первому изображению, или основной идее мозаичного изображения, путем компьютерного захвата (сканирования) с использованием программы редактирования изображения, (b) создают модель, используя множество ячеек (сетки или решетки), которые в свою очередь содержат множество оттенков, соответствующих величинам оттенков, содержащихся в соответствующих участках первого изображения, (с) рисуют или наносят модель на поверхность объекта и (а) создают мозаику, покрывая модель кусочками материала (кубиками мозаики), при этом кусочки материала имеют диапазон оттенков, соответствующий множеству оттенков, содержащихся в ячейках решетки.

Однако этот известный способ продолжает использовать традиционные способы, которые было бы желательно автоматизировать и оптимизировать, например нанесение модели изображения на декорируемую поверхность, укладка кусочков материала на эту поверхность и особенно детальное изучение кубиков, используемых для создания мозаики. Кроме того, такие аспекты, как качество полученной мозаики, ее четкость и подобие оригинальной фотографии все еще далеки от совершенства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В способе создания мозаик по настоящему изобретению предлагается полностью удовлетворительное решение вышеуказанной проблемы создания полностью автоматизированного процесса, оптимизирующего качество, четкость и подобие оригиналу создаваемой мозаики, который, тем не менее позволяет пользователю модифицировать полученные результаты на этапе перед окончательной сборкой мозаики.

Для достижения этой цели предлагаемый способ начинается с этапа подготовки используемого материал, с применением любой известной системы для резки материала и получения кубиков, которые определяют мозаику, например, из камня, мрамора, керамики, гранита, древесины, стекла, пластмассы, бумаги и т.п., и которым можно придавать правильную и неправильную форму.

Затем имеющийся материал анализируют, либо совместно, либо раздельно, используя процесс оптического захвата посредством цифровой камеры или путем сканирования, так, чтобы можно было использовать компьютерную программу для регистрации характеристик каждого кубика мозаики, включая размер, форму, цвет, цветовые компоненты, любые метки, которые могут быть, равномерность цвета и другие характеристики, которые отличают эти кубики друг от друга.

Проанализировав доступные кубики мозаики, их характеристики вводятся в базу данных, в которой также в организованном, структурированном порядке хранятся данные о точном месте их хранения, и данные о кубиках мозаики расположены в одном заранее определенном месте в базе денных. В качестве исключения, если имеется множество одинаковых кубиков, их можно хранить в одном месте, запоминая их положение в базе данных.

На следующем этапе анализируют изображение, которое должно быть воспроизведено кубиками мозаики.

Это изображение, полученное с помощью цифровой камеры или любого другого электронного оптического средства, например сканера и т.п., или с помощью программы создания изображений, можно подвергнуть цифровой обработке в любой программе графического дизайна и изменить так, чтобы когда изображение, которое должно быть создано с помощью кубиков мозаики получит окончательный внешний вид и размер, оно обрабатывается компьютерной программой, которая делит его на участки в соответствии с формами имеющихся кубиков мозаики. Такая компьютерная программа назначает цвет, форму, метки и пр., каждому графическому элементу, на которые было разбито изображение в соответствии с цветом или цветами, формой метками и пр., которые первоначально имелись на изображении.

Полученные данные, относящиеся к каждому графическому элементу, такие как форма, цвет и положение в полном изображении, запоминаются в базе данных.

Следующий этап состоит в использовании компьютерной программы для сравнения данных о каждом графическом элементе, на которые разбито изображение, с данными о различных кубиках мозаики, имеющимися в базе данных, и в назначении каждому графическому элементу кубика мозаики, имеющего данные, которые совпадают или в приемлемой степени совпадают в пределах заранее установленных допусков.

Эта компьютерная программа генерирует предварительное изображение окончательного внешнего вида мозаики, сложенной из назначенных кубиков, поэтому с помощью этой программы пользователь может вручную модифицировать дизайн в соответствии с имеющимися в базе данных кубиками. Очевидно, что такие замены сохраняются в базе данных.

После того, как пользователь будет удовлетворен мозаикой, которая будет создана, программа укажет положение каждого кубика мозаики на рабочей или конфигурационной плоскости мозаики, в дополнение к ранее указанному месту, в котором хранится кубик, и обновит базу данных в отношении запаса материалов и законченных графических элементов.

Такой процесс составления мозаики на основе данных позиционирования каждого кубика может проводиться автоматически с помощью роботов, полуавтоматически или полностью вручную, что не влияет на суть способа по настоящему изобретению.

Наконец, следует упомянуть, что для приклеивания на место каждого кубика, из которых состоит мозаика, можно использовать любые известные средства.

Согласно настоящему изобретению также предлагается устройство, содержащее необходимые средства реализации описанного способа на практике, такие как средство подготовки и анализа материала и фотографии, средство хранения данных, средство сравнения данных, средство генерирования предварительного изображения, средство автоматического назначения положения кубику и средство для перемещения и фиксации кубиков.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения реализуются способом по п.1 формулы, устройством по п.6 формулы изобретения. Конкретные варианты способа, являющегося объектом настоящего изобретения, определены в зависимых пп.2-5 формулы.

Эти и другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут показаны более четко в нижеследующем подробном описании предпочтительного варианта осуществления, являющегося лишь иллюстративным, не ограничивающим примером, со ссылками на приложенные чертежи.

Фиг.1 - две диаграммы а) и b), соответствующие примеру того, как кубик (1) делится на секции (2) с периферийной площадью и без периферийной площади.

Фиг.2 - диаграмма участка (4) фотографии, разделенного на секции (5).

Фиг.3 - пример сравнительных величин одной секции.

Фиг.4 - пример форм меток в соответствии с положением "сравнительных" величин.

Фиг.5 - пример размеров меток в соответствии с количеством "сравнительных" величин, присутствующих в секции.

Фиг.6 - пример расположения меток по углу, к которому метка находится ближе всего (сравнительные величины).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для облегчения понимания описания предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения далее будет использоваться следующая терминология.

- Фотография: изображение, воспроизводимое в форме мозаики.

- Участок фотографии: каждый из участков, на которые разбивается фотография.

- Материал: продукт, из которого выполнена мозаика.

- Кубик: наименьшая физическая деталь, на которые разрезан "материал" и из которых составляют мозаику.

- Секция: графический элемент, на которые разбиты и изображения из кубиков, и изображения участков фотографии для анализа их характеристик.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения поясняется на примере, когда мозаика размером 100×100 см составлена из квадратных кубиков (1) площадью 1 см².

На первом этапе способа материал, образующий мозаику, режут на квадратные кубики (1) размером 1 см², и разрезанные кубики (1) фотографируют или сканируют и анализируют компьютерной программой так, что изображение каждого кубика делится на секции (5×5 секций в этом примере) и проводят анализ каждого кубика (1), определяя его параметры, например цвет, его компоненты и любые другие характеристики, которые позволяют отличать кубики друг от друга, например метки, текстура, отделка, шероховатость, блеск и пр. При делении кубиков (1) на секции (2) можно не включать поверхность, соответствующую внешнюю кромку (3) кубика (1), чтобы не анализировать неровности или дефекты, возникающие при резке. Поэтому захваченное изображение каждого кубика (1) имеет разрешение, кратное количеству секций (2). Каждой секции (2) назначают цветовую характеристику, являющуюся средней характеристикой всех пикселей, из которых она состоит. Так, цвет R конкретной секции (2) будет средней величиной всех R компонентов R пикселей, которые ее формируют, и аналогично для других цветовых компонентов, и других отличительных характеристик.

Когда величины цвета и его компонентов R, G, В каждой секции (2) известны, находят среднюю величину по всем секциям (2), а также наибольшую и наименьшую величины, которые используют для определения, по отклонениям этих величин от среднего, того, приемлема ли характеристика кубика (1), такая как равномерность и т.п., и процедуру повторяют для других цветовых компонентов и других отличительных характеристик.

Эти характеристики кубика вводят в базу данных вместе с данными о положении, в котором он хранится.

Аналогично, захваченное изображение, которое мозаика должна воспроизвести как можно точнее, изменяют до подходящего масштаба и делят на равные участки (4) фотографии, которые в свою очередь делят на секции (5) (5×5 секций в этом примере) так, чтобы каждый графический элемент или участок (4) фотографии был представлен количеством пикселей, которое является кратным от пикселей, которые определяют секции. Таким образом, фото размером 2500 пикселей на сторону делят на 100 графических элементов размером 25 пикселей на сторону, и каждый графический элемент делится на 5×5 секций с 5 пикселями на сторону.

Эти секции (5) анализируют так же, как и секции (2) полученного изображения реальных кубиков (1), и данные вносят в базу данных, ассоциированную с файлом изображения.

Сначала определяют набор допусков, который используют для оценки результатов при сравнении величин. Они зависят от качества, которое должно быть достигнуто в готовой мозаике, поэтому чем меньше допуски, тем выше будет качество мозаики.

В обоих случаях, т.е. при анализе секций (5), на которые разбиты участки (4) фотографии, и секций (2), на которые разбиты полученные изображения имеющихся кубиков (1), проводится проверка, чтобы все величины секций (2, 5) находились в пределах допусков, и в этом случае изображение считают равномерным. В противном случае считают, что изображение имеет метку, которую обрабатывают следующим образом.

Когда величины вышеперечисленных параметров известны для всех секций (2, 5) и средние величины были вычислены для всех этих параметров, величину каждой секции (2, 5) сравнивают с расчетной средней величиной.

В соответствии с результатом, им назначают одну или другую величину в зависимости от того, является ли эта величина больше, равной или меньше в пределах допусков. В этом примере такая величина именуется "сравнительной" величиной.

Поэтому в конкретном случае, например параметра цвета, набор более темных величин именуется "меткой".

Если величины цветовых компонентов секции (2, 5) плюс допуск меньше средних величин кубика (1), этой секции (2, 5) назначается метка сравнительной величины, например значение "1".

Если величины цветовых компонентов секции (2, 5) минус допуск больше средних величин кубика (1), этой секции (2, 5) назначается другая метка сравнительной величины, например значение "2".

В любом другом случае назначается третья величина метки, например "0" для величин, близких к средним.

Проводя эту операцию для всех секций (2, 5), можно создать "карту секций" с величинами "0", "1" и "2". Пример секции с величинами "0" и "1" приведен на фиг.3.

Следовательно, если анализ показывает, что кубик (1) имеет метку, находят световую величину метки и основания кубика (1);

это делается путем отельного расчета средних величин цветовых компонентов секций (2), которые имеют одинаковую сравнительную величину.

Кроме того, в указанной программе определен набор теоретических меток (см. фиг.4), т.е. а) прямоугольник, b) треугольник, с) квадрат, а) неправильный треугольник первого типа, е) специфичный сектор, f) внутренний круг, д) двойной прямоугольник первого типа, h) двойной прямоугольник первого типа с кругом и т.д., в соответствии с положением сравнительных величин.

При сравнении карты секций (2) с теоретическими моделями в заранее определенном диапазоне допусков определяют форму метки анализируемого кубика (1).

Аналогично, определен теоретический набор размеров метки (см. фиг.5), например а) малый, b) средний, с) большой, d) очень большой и пр.

При сравнении карты секций (2) с теоретическими моделями в заранее определенном диапазоне допусков определяют размер метки анализируемого кубика (1).

Положение метки определяют (фиг.6) по углу, к которому она находится ближе всего: а) угол 1, b) угол 2, с) угол 3, d) угол 4 и т.д.

После анализа характеристик изображений графических элементов участка (4) фотографии и кубика (1) их сохраняют в соответствующих базах данных.

Сохраняют и анализировавшиеся величины, и изображения графических элементов участков фотографии (4) и кубиков (1).

Таким образом сохраняют следующие данные: код регистрации; цветовые величины и цветовые компоненты R, G, В; равномерность, форма, размер, положение и цвет метки, имя, под которым сохранено изображение, характеристики материала (тип, отделка и пр.), положение, в котором хранится кубик (ряд, колонка, лоток, полка, склад и пр.); идентификационный код графического элемента фотографии, которому назначен этот кубик; ряд и колонка его положения на фотографии, идентификационный код и положение кубика, который назначен графическому элементу фотографии/качество или диапазон допусков, необходимый при поиске кубика, который представляет данный графический элемент и пр.

Используя эти данные и после обмена информацией между базами данных, как упоминалось выше, используют компьютерную программу для генерирования изображения окончательного внешнего вида мозаики на основе имеющихся кубиков, которые наиболее близки к графическим элементам фотографии, при этом пользователь может модифицировать это изображение, если сочтет необходимым, благодаря возможности доступа к файлу доступного материала, и заменять одни кубики другими, при этом такая модификация регистрируется.

Таким образом, после создания виртуальной мозаики компьютерная программа находит каждый из использованных кубиков и назначает ему его положение. Этот процесс может проводиться автоматически или вручную с помощью указаний, выдаваемых программой, и в этом процессе можно использовать любое известное клеящее средство.

Claims

1. Способ создания мозаик, при котором получаемое изображение подвергают цифровой обработке для получения изображения в соответствии с размером применяемых кубиков, содержащий этапы, на которых:
(a) готовят материал, из которого получают кубики (1), определяющие мозаику, используя любую известную режущую систему;
(b) анализируют имеющийся материал с помощью процесса оптического захвата, определяя и регистрируя отличительные характеристики каждого кубика (1);
(c) сохраняют проанализированные характеристики каждого кубика (1) в базе данных доступных материалов и точное место хранения каждого кубика (1);
(d) анализируют характеристики изображения, воспроизводимого с помощью кубиков (1) в цифровом формате, при этом упомянутое изображение разделено на фрагменты или участки (4) фотографии в соответствии с формами имеющихся кубиков (1) и запоминают данные, относящиеся к каждому участку (4) фотографии в базе данных;
(e) сравнивают данные для каждого участка (4) фотографии, на которые разбито изображение с различными кубиками (1), с имеющимися в базе данных материалов, назначают каждому участку (4) фотографии кубик (1) с величинами, которые соответствуют или приемлемо соответствуют заранее заданному диапазону допусков;
(f) генерируют предварительное изображение окончательного внешнего вида мозаики с назначенными кубиками (1), при этом имеется опциональная возможность ручного изменения дизайна в соответствии с кубиками (1), имеющимися в базе данных материалов;
(g) автоматически назначают положение каждого кубика (1) на рабочей или конфигурационной плоскости мозаики в дополнение к заранее назначенному месту хранения упомянутого кубика (1) и обновляют базу данных в отношении запаса материалов и готовых участков фотографии (4);
(h) приклеивают или фиксируют каждый из кубиков (1), которые составляют мозаику,
причем этапы анализа (b) и (d) содержат следующие этапы в отношении кубиков (1) и участков (4) фотографии соответственно, на которых:
(a) делят захваченное изображение каждого кубика (1) и каждого участка (4) фотографии на секции (2, 5);
(b) назначают каждой секции (2, 5) кубиков (1) и участков (4) фотографии цветовую характеристику, состоящую из средней величины всех компонентов цветовой характеристики пикселей, которые ее образуют;
(c) вычисляют среднее величин цветовой характеристики всех секций (2, 5) и вычисляют наибольшее и наименьшее их значение;
(d) определяют равномерность кубиков (1) и участков (4) фотографии, т.е. находятся ли величины цветовых характеристик секций (2, 5) в заранее определенном диапазоне допусков; и в этом случае кубик (1) или участок (4) фотографии считают равномерным, а в противном случае кубик (1) или участок (4) фотографии считают имеющим метки.

2. Способ создания мозаик по п.1, отличающийся тем, что, когда определяют, что кубик (1) не является равномерным, способ дополнительно содержит этапы, на которых:
(а) анализируют метки на каждом кубике (1), сравнивая величину цветовой характеристики для каждой секции (2) с рассчитанным средним этой цветовой характеристики, получая так называемую "сравнительную" величину, и назначают:
(i) значение метки "1" сравнительной величине, когда величина цветовой характеристики секции (2) плюс заранее определенный допуск меньше, чем средняя величина для кубика (1);
(ii) значение метки "2" сравнительной величине, когда величина цветовой характеристики секции (2) минус заранее определенный допуск больше, чем средняя величина для кубика (1); или
(iii) значение метки "0" для случаев, не подпадающих ни под один из двух вышеперечисленных;
(b) повторяют предыдущий этап для получения "карты секций" каждого кубика (1);
(c) определяют цветовую величину метки и основания кубика (1) при помощи средних величин цветовых характеристик секций (2), которые имеют одну и ту же сравнительную величину;
(d) определяют форму меток путем сравнения карты секций (2) с заранее созданными теоретическими моделями в соответствии с положением "сравнительных" величин;
(e) определяют размер меток путем сравнения карты секций (2) с заранее созданными теоретическими моделями и в пределах заранее заданных допусков; и
(f) определяют положение меток, определяя угол, к которому ближе всего расположена метка, определенная «сравнительными» величинами.

3. Способ создания мозаик по п.1, отличающийся тем, что, если принимается решение, что участок (4) фотографии не является равномерным, способ дополнительно содержит этапы, на которых:
(а) анализируют метки на каждом участке (4) фотографии, сравнивая величину цветовой характеристики для каждой секции (5) с рассчитанным средним этой цветовой характеристики, получая так называемую "сравнительную" величину, и назначают:
(i) значение метки "1" сравнительной величине, когда величина цветовой характеристики секции (5) плюс заранее определенный допуск меньше, чем средняя величина для участка (4) фотографии;
(ii) значение метки "2" сравнительной величине, когда величина цветовой характеристики секции (5) минус заранее определенный допуск больше, чем средняя величина для участка (4) фотографии; или
(iii) значение метки "0" для случаев, не подпадающих ни под один из двух вышеперечисленных;
(b) повторяют предыдущий этап для получения "карты секций" каждого участка (4) фотографии;
(c) определяют цветовую величину метки и основания участка (4) фотографии при помощи средних величин цветовых характеристик секций (2), которые имеют одну и ту же сравнительную величину;
(d) определяют форму меток путем сравнения карты секций (5) с заранее созданными теоретическими моделями в соответствии с положением "сравнительных" величин;
(e) определяют размер меток путем сравнения карты секций (5) с заранее созданными теоретическими моделями и в пределах заранее заданных допусков; и
(f) определяют положение меток, определяя угол, к которому ближе всего расположена метка, определенная "сравнительными" величинами.

4. Способ создания мозаик по п.1, отличающийся тем, что каждый кубик (1) или участок (4) фотографии представлен множеством пикселей, которое является кратным количеству пикселей, которые определяют каждую секцию (2, 5).

5. Способ создания мозаик по п.1, отличающийся тем, что цветовые характеристики соответствуют параметрам, которые идентифицируют и дифференцируют цвет, таким как величины R, G и В.

6. Устройство для осуществления способа создания мозаик по п.1, содержащее:
(a) средство для подготовки материала, из которого изготавливают кубики (1), которые определяют мозаику;
(b) средство для анализа имеющегося материала при помощи процесса оптического захвата, определения и регистрации отличительных характеристик каждого кубика (1);
(c) средство для хранения проанализированных характеристик каждого кубика (1) в базе данных имеющихся материалов и точного положения хранения каждого кубика (1);
(d) средство для анализа характеристик изображения, подлежащего воспроизведению с помощью кубиков (1) в цифровом формате, при этом изображение разделено на фрагменты или участки (4) фотографии в соответствии с формами имеющихся кубиков (1);
(e) средство для хранения проанализированных характеристик каждого участка (4) фотографии в базе данных;
(f) средство для сравнения данных о каждом участке (4) фотографии, в котором изображение разделено разными кубиками, имеющимися в базе данных материалов, для назначения каждому участку (4) фотографии кубика (1) с величинами, которые соответствуют или приемлемо соответствуют заранее определенному диапазону допусков;
(g) средство для генерирования предварительного изображения окончательного внешнего вида мозаики из назначенных кубиков (1), опционально выполненное с возможностью ручной модификации дизайна в соответствии с имеющимися в базе данных материалов кубиками (1);
(h) средство для автоматического назначения положения каждого кубика (1) на рабочей или конфигурационной плоскости мозаики, в дополнение к ранее назначенному месту хранения этого кубика (1), для обновления базы данных относительно запасов материалов и готовых участков (4) фотографии;
(i) средство для приклеивания или фиксации каждого кубика (1) и составления мозаики.