一種點畫效果圖片的生成方法
一種點畫效果圖片的生成方法
【專利摘要】本發明公開了一種點畫效果圖片的生成方法，包括如下步驟：設定畫布圖片，并設定初值；計算參考圖片的顯著性圖片，由顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差圖并對其做直方圖均衡，得到直方均衡圖；將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖；確定彩點位置的隨機序列；根據彩點位置序列，根據顯著性圖確定彩點的長軸尺寸，根據直方均衡圖確定彩點的短軸尺寸；根據方向圖確定彩點的長軸方向；依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩點色彩值序列；在畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪制彩點；判斷是否滿足繪制終止條件，并于滿足后輸出點繪畫目標圖片，本發明生成的圖片既有點畫效果，又保持了參考圖片的邊緣特征。
【專利說明】一種點畫效果圖片的生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及數字圖像處理領域，特別是涉及一種點畫效果圖片的生成方法。
【背景技術】
[0002] 點畫效果圖片是針對一幅參考圖片，以不同尺寸的點重現其圖片內容，以分散的 點來表現連續的色調變換效果。
[0003] 以點構成畫面的概念，包含 Pointillism 和 Stippling，Halftone (dithering)三 種：第一種是以分散的、不同色彩的純色的點疊加，表現一幅圖片的內容，通常是指一種繪 畫方法和風格，屬于印象主義的一個分支；第二種是以疏密相間的單一顏色的點來分別表 現亮、暗色調，描繪圖片內容，也是指一種繪畫方法和風格；第三種與第二中方法類似，更多 地針對數碼圖片，以疏密相間、大小不一的點來模擬表現亮、暗色調。
[0004] 在繪畫領域，點繪畫要依靠畫家的技巧與直覺以及耐心；現有的計算機模擬的 點繪畫技術中，基于參考圖片，要么是以確定尺寸的單色點（stippling)，要么就是以重 合的彩色點（Pointillism)等方法來表現圖片色調變化，生成點繪畫風格的作品。在 半色調halftone(或dithering)方法中，對點彩的模擬最典型的是將誤差傳遞分散的 Floyd-Steinberg dithering方法。這些方法從總體上將參考圖片轉換為點彩圖，但是并未 針對每一幅圖片，考查其具體的色調、頻率特征，對于參考圖片的邊緣位置的點，由于色彩 平均效應，會模糊邊緣信息，導致最終生成的點繪畫作品不能夠清晰表達源圖片的邊緣信 息，影響了原圖片的信息傳遞效果。
【發明內容】
[0005] 為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種點畫效果圖片的生 成方法，其根據參考圖片的具體色彩分布情況，繪制尺寸和方向各不相同的彩點，使得從總 體來看，層疊的彩點能夠描繪出參考圖片的總體內容與色彩，能夠確保微小的、表達邊緣信 息的彩點不被大尺寸彩點遮蔽；同時，參考圖片的邊緣信息也得到保留和加強，使得生成的 圖片既有點畫效果，又保持了參考圖片的邊緣特征。
[0006] 為達上述及其它目的，本發明提出一種點畫效果圖片的生成方法，包括如下步 驟：
[0007] 步驟一，將參考圖片經高斯低通濾波，作為畫布圖片，并設定彩點的形狀、最大尺 寸和最小尺寸以及繪制終止條件值；
[0008] 步驟二，計算參考圖片的顯著性圖片，由該顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差 圖，并對其做直方圖均衡，得到直方均衡圖片；
[0009] 步驟三，將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖；
[0010] 步驟四，以隨機選擇的方式確定當前彩點在圖片上的坐標位置序列，獲得彩點位 置的隨機序列；
[0011] 步驟五，根據彩點位置的隨機序列，根據該顯著性圖片確定彩點的長軸尺寸，根據 該直方均衡圖確定彩點的短軸尺寸；
[0012] 步驟六，根據該方向圖確定彩點的長軸方向；
[0013] 步驟七，依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩 點色彩值序列；
[0014] 步驟八，在該畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪 制彩點；
[0015] 步驟九，判斷是否滿足繪制終止條件，若滿足，則得到點繪畫目標圖片，否則返回 步驟八。
[0016] 進一步地，步驟一中，所述繪制終止條件值用于步驟九中判斷繪制是否終止，所述 彩點形狀是指繪制點畫時的筆觸的形狀，所述彩點最大尺寸和最小尺寸是指彩點最長對稱 軸的最大和最小尺寸。
[0017] 進一步地，于步驟一中，設定該畫布圖片的步驟為創造一個矩陣或者數組用來放 置將要繪制的彩點數據，該矩陣或者數組的大小與該參考圖片的大小一致。
[0018] 進一步地，于步驟二中，計算參考圖片的顯著性圖片通過采用計算機數字圖像處 理技術，綜合圖片中的梯度、邊緣信息，產生一張二維的顯著性強度信息圖，該信息圖的高 度和寬度尺寸與該參考圖片的高度和寬度尺寸一致，該信息圖的各個位置上的值表示了參 考圖片上各個像素的顯著性信息，并對顯著性進行歸一化后得到顯著性圖片。
[0019] 進一步地，于步驟二中，由顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差圖的直方圖均衡 圖片的步驟包括如下步驟：
[0020] 于顯著性圖片的每一個像素位置，考查其鄰域，計算每個像素鄰域的均方差得到 鄰域均方差圖，該圖與顯著性圖同尺寸，同維度；
[0021] 該鄰域均方差圖采用均衡函數LOGSIG函數做直方圖均衡處理。
[0022] 進一步地，步驟三進一步包括如下步驟：
[0023] 將參考圖片Ikef轉化為灰度圖片I
[0024] 將灰度圖片1_以高斯低通濾波器去除雜點噪聲，得到I eKAY(；;
[0025] 選擇垂直邊緣檢測算子和水平邊緣檢測算子，過濾灰度圖片ImY1，計算各個像素 位置的水平和垂直邊緣強度，得到各個像素位置的梯度方向值；
[0026] 將所有的梯度方向值減去90度，轉換為切向方向值，得到方向圖IDIK。
[0027] 進一步地，于步驟五中，假設彩點的最大和最小尺寸分別為Rmax和Rmin，那么對應于 當前任意一彩點P (X，y)的顯著性強度值和均衡圖值分別是Isra (X，y)和Isseq(X，y)，則此位 置上的彩點長軸尺寸R和短軸尺寸r分別為：
[0028] R = round (Rmx-Islcy (X，y) * (R眶-RniJ)
[0029] r = round (R* (l_c*ISSEQ(X，y)))
[0030] 其中round是圓整函數，以確保得到整數值；c是調整R和r比例的系數，0〈c〈l。
[0031] 進一步地，于步驟六中，該彩點長軸方向為該方向圖在該彩點位置上的方向值，以 角度或者弧度表示。
[0032] 進一步地，于步驟七中，根據彩點序列中任何一彩點p (X，y)及其長軸尺寸R和短 軸尺寸r，確定彩點覆蓋的參考圖片區域，彩點覆蓋區域是以當前彩點位置（x，y)為圓心， 以R和r為半徑的橢圓區域，假設彩點色彩分量初始值為（r'，g'，b'）= (0,0,0)，累計像 素計數η = 0,那么規則如下：
[0033] 考查參考圖片Ikef的一個像素（rl，gl，bl)，如果這個像素屬于當前橢圓彩點所覆 蓋的區域，那么r' = r' +rl，g' = g' +gl，b' = b' +bl，n = n+1 ;否則考查下一個像素直 到考查全部像素結束為止。
[0034] 彩點 p 的色彩（r'，g'，b'）更新為 r' = r' /n，g' = g' /n，b' = b' /η。
[0035] 按照上述規則確定的（r'，g'，b'）為彩點所在區域色彩的平均值。
[0036] 進一步地，該繪制終止條件為：（1)以最大繪制點數為終止條件；或者（2)以最長 繪制時間為終止條件；或者（3)以繪制點覆蓋畫布圖片的最大面積比例為終止條件。
[0037] 與現有技術相比，本發明一種點畫效果圖片的生成方法，其通過顯著性圖來確定 彩點的長軸和短軸尺寸，以方向圖確定彩點的長軸方向，繪制的點畫圖片的邊緣信息得到 加強，使得從總體來看，層疊的彩點能夠描繪出參考圖片的總體內容與色彩，能夠確保微小 的、表達邊緣信息的彩點不被大尺寸彩點遮蔽；同時，參考圖片的邊緣信息也得到保留和加 強，使得生成的圖片既有點畫效果，又保持了參考圖片的邊緣特征。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發明一種點畫效果圖片的生成方法的步驟流程圖；
[0039] 圖2為本發明較佳實施例的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0040] 以下通過特定的具體實例并結合【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方式，本領域技術人員可 由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其它優點與功效。本發明亦可通過其它不同 的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基于不同觀點與應用，在不背離 本發明的精神下進行各種修飾與變更。
[0041] 圖1為本發明一種點畫效果圖片的生成方法的步驟流程圖。如圖1所示，本發明 一種點畫效果圖片的生成方法，其主要是針對數字圖片，將參考圖片（數字圖片）轉化為點 畫風格的目標圖片，這里點畫風格是指以分散的、相互疊加的、不同色彩的純色點來繪制一 幅圖片，如無特別說明，以下"點畫"與"點繪畫"不加區分，該點畫效果圖片的生成方法包 括如下步驟：
[0042] 步驟101，設定畫布圖片：將參考圖片經高斯低通濾波，作為畫布圖片；設定彩點 的形狀、最大尺寸和最小尺寸以及繪制終止條件值。即，在繪制點畫圖片之前，設定彩點的 形狀以及尺寸的上下邊界值，繪制終止條件值是用于在后續步驟中判斷繪制是否終止，這 里彩點形狀是指：繪制點畫時的筆觸的形狀，推薦為外凸的多邊形或圓形；彩點最大尺寸 和最小尺寸是指：繪制對于圓形點，其上下邊界尺寸就是其最大和最小直徑，對于橢圓形 點，其最大尺寸和最小尺寸就是其長軸的最大和最小尺寸，其短軸與長軸的交點就橢圓的 中心，對于其他類型的彩點形狀，其最大尺寸和最小尺寸就是其最長對稱軸的最大和最小 尺寸，其短軸是通過長軸中心并與之垂直的軸，短軸與長軸的交點就該形狀的中心，在本發 明實例中，采用橢圓彩點，其長軸尺寸作為彩點尺寸。后續所述的彩點位置則是指在此所述 的彩點的中心在圖片上的像素坐標位置。
[0043] 上述參考圖片是指：用于生成具有點畫風格圖片的彩色源圖片，其色彩分量可以 是單分量的灰度圖，或者是RGB、HSV、LAB格式或者其他數字圖像格式；目標圖片是指：基于 參考圖片，在畫布圖片上已經完成點畫繪制，生成的點畫風格圖片；畫布圖片是指：與參考 圖片同尺寸的圖片，彩點就繪制在畫布圖片上，繪制完成后得到目標圖片。上述的參考圖 片、畫布圖片、目標圖片均為計算機能夠識別、處理、顯示的數字圖片（在以下敘述中，若三 者無明顯區分，則以圖片表示）。
[0044] 步驟101中，設定畫布圖片是指：創造一個矩陣或者數組，用來放置將要繪制的彩 點數據。這個矩陣或者數組的大小與參考圖片的大小一致，可以是2維的（參考圖片是灰 度圖）或者3維的（參考圖片是彩色圖）。畫布圖片的色彩通常是白色、黑色、源圖片色彩 的平均色，也可以采用其他任意與源圖片同尺寸的圖片。在本發明中，以經高斯低通濾波的 圖片作為畫布圖片，采用以圖片作為畫布的方式，可以避免由于彩點未能充滿畫面引起的 細小空洞
[0045] 步驟102,計算參考圖片的顯著性圖片，由顯著性圖片得到鄰域均方差圖的直方圖 均衡圖片。
[0046] 顯著性圖片是指能夠表征參考圖片上具有顯著性特征或者能夠吸引人注意力的 區域。這種圖片的尺寸與參考圖片尺寸相同，參考圖片上各個像素位置的顯著性程度以顯 著性圖上與像素對應位置的強度信息來表示。具體地說，參考圖片的顯著性圖片可通過采 用計算機數字圖像處理技術，綜合圖片中的梯度、邊緣等信息，產生一張二維的顯著性強度 信息圖，這張圖的高度和寬度尺寸與參考圖片的高度和寬度尺寸一致；該圖的各個位置上 的值表示了參考圖片上各個像素的顯著性信息。計算顯著性，可以依據圖片的梯度信息自 定義計算方法，但不以此為限，也可利用現有技術的其他方法。
[0047] 具體地說，步驟102中"由顯著性圖片得到鄰域均方差圖的直方圖均衡圖片"的步 驟包括如下步驟：于顯著性圖片的每一個像素位置，考查其鄰域，計算每個像素鄰域的均方 差得到鄰域均方差圖，該圖與顯著性圖同尺寸，同維度；然后，再對該鄰域均方差圖做直方 圖均衡處理，其均衡函數采用LOGSIG函數。對顯著性圖進行直方圖調整得到的圖片，這樣 得到的均衡圖在直方分布特性上會趨近于LOGSIG函數的分布。在本發明中，進行直方圖均 衡目的在于避免顯著性圖的強度分布不均。
[0048] 較佳的，步驟102中，顯著性圖和直方圖均衡圖均需要進行歸一化處理，以方便進 行后續的尺寸變換。
[0049] 步驟103,將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖。該方向圖是指：根據參考圖 片中的內容計算的，表達其邊緣方向特性的圖片。計算方向圖則是根據參考圖片灰度圖的 梯度信息，考查圖片上各個像素位置的梯度變化情況，確定與梯度相垂直的切線方向。
[0050] 步驟104,確定彩點位置的隨機序列。彩點位置的隨機序列是指：以隨機選擇的方 式確定當前彩點在圖片上的坐標位置序列。由于參考圖片、畫布圖片與目標圖片的尺寸一 致，因此彩點的坐標位置對三種圖片具有一致性：對于同一個彩點，其在參考圖片的位置也 就是其在畫布圖片的位置，也就是其在目標圖片的位置。這些位置將來也用作確定在方向 圖和顯著性圖上找到該位置方向信息和顯著性信息。
[0051] 步驟105,根據彩點位置序列，根據顯著性圖確定彩點的長軸尺寸，根據直方均衡 圖確定彩點的短軸尺寸。這里，根據顯著性圖確定橢圓點的長軸尺寸是指：對于隨機的彩點 位置序列中任何一個彩點的位置，確定顯著性圖中其位置上的強度值，并根據事先設置的 彩點尺寸范圍和該強度值，轉換化為該彩點的長軸尺寸；根據直方均衡圖確定橢圓點的短 軸尺寸是指：對于隨機的彩點位置序列中任何一個彩點的位置，確定顯著性圖的直方均衡 圖中其位置上的強度值，并根據該強度值和長軸尺寸，轉換化為該彩點的短軸尺寸。
[0052] 假設已知歸一化的顯著性圖Isra和歸一化的顯著性圖的直方均衡圖I SSEQ，彩點尺 寸的最大和最小尺寸分別為Rmax和Rmin，那么對應于當前任意一彩點位置的顯著性強度值和 均衡圖值分別是I sra(X，y)和Isseq(X，y)，則此位置上的彩點長軸尺寸R和短軸尺寸r分別 為：
[0053] R = round (f I (Islcy (x, y), Rmax, Rmin))
[0054] r = round (f 2 (R, Isseq (x, y)))
[0055] 其中函數fl是根據Isra (x，y)，Rmax，Rmin這三個參數確定彩點的長軸尺寸R，函數 Π 的設定要確保彩點長軸尺寸與顯著性Isra(x，y)值成反比例，這樣就能保證在參考圖片 中的低頻區域繪制大尺寸彩點，在高頻區域繪制小尺寸彩點；函數f2是根據R，I sseq(X，y) 這二個參數確定彩點的短軸尺寸，函數f2的設定要確保彩點短軸尺寸與顯著性均衡圖 Isseq(X，y)值成反比例，這樣就能保證在參考圖片的邊緣強度大的區域繪制狹長的彩點，在 邊緣強度小的區域繪制接近圓形的彩點；round是圓整函數，以確保得到整數值。
[0056] 步驟106,根據方向圖確定彩點的長軸方向。即，對于隨機的彩點位置序列中任何 一個彩點的位置，找到方向圖中與之對應的位置，以該位置的方向作為橢圓彩點的長軸方 向。彩點長軸方向，就是該方向圖在該彩點位置上的方向值，以角度或者弧度表示。
[0057] 這里的方向圖是一張與參考圖片同尺寸的二維圖片，方向圖上各個像素位置的數 值表達了參考圖片該位置上的方向信息。方向圖的計算，可以直接計算每個像素水平和垂 直方向上的梯度值，根據梯度值計算方向值，也可以采用現有技術的其他方法，本發明不以 此為限。
[0058] 步驟107,依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩 點色彩值序列。即，計算在參考圖片上彩點覆蓋區域內所有像素的各個色彩分量的強度值 平均值。比如，對于灰度參考圖片來說，就是該區域所有像素灰度值的平均值；對以RGB彩 色參考圖片來說，就是該區域所有像素 R、G、B三個色彩分量強度值的平均值。這里的彩點 覆蓋區域是指：以該彩點的中心（長軸和短軸的交點）位置為中心，與彩點形狀相同的區域 所覆蓋的像素區域。
[0059] 步驟108,在畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪制 彩點。即，分層繪制彩點：將彩點長軸尺寸序列按照由大到小的順序重新排列，相應的彩點 短軸尺寸，彩點方向也重新排列，然后按照長軸尺寸由大到小的順序依次繪制到畫布圖片 上。這種按彩點尺寸依次繪制的方法保證了小的彩點會覆蓋到大的彩點上面，保留了參考 圖片的細節信息。
[0060] 根據步驟105所述，大的顯著性值對應于小的彩點尺寸，小的顯著性值對應于大 的彩點尺寸；同時，彩點的短軸尺寸又受到直方均衡圖控制，均衡圖值越高的地方，其短軸 越短，反之，短軸越長，這樣彩點在顯著性高的區域被拉長，從而強調了其顯著性區域。這 樣，參考圖片上的色調緩慢變化的區域對應于大尺寸橢圓彩點，先繪制；參考圖片上的色調 快速變化的區域（邊緣區域）對應于小尺寸的狹長彩點，后繪制。從繪制結果來看，邊緣區 域信息由于后繪制而得以保留，目標圖片既有點畫效果，也能夠清楚分辨原參考圖片的細 -K- T。
[0061] 步驟109,判斷是否滿足繪制終止條件，若是，則繼續下一步驟，若否，則返回步驟 108。繪制終止條件是指能夠終止繪制的條件，該條件與步驟101中所述繪制終止條件值相 關，可以以如下條件之一或者其他條件作為終止條件：（1)以"最大繪制點數"為終止條件； 或者（2)以"最長繪制時間"為終止條件；或者（3)以"繪制點覆蓋畫布圖片的最大面積比 例"為終止條件。對于一個確定的彩點位置序列，最直接的方式就是以"全部彩點繪制結束" 為終止條件。
[0062] 步驟110,得到點繪畫目標圖片。
[0063] 以下將通過一具體實施例來進一步說明本發明。該具體實施實例（參見圖2)如 下（以下提到的矩陣 IkEF，I〇?，IgKAY，〗DIK，IsiXY，IsSTD，IssEg與相應的圖片 I KEF，IgKAY，IdIU， Isra，ISSTD，Isseq等等意義相近，不嚴格區分）：
[0064] A :設定彩點的形狀、最大尺寸和最小尺寸以及繪制終止條件值。
[0065] 從彩點的形狀從便于控制、方便實現的角度考慮，本發明優先選擇橢圓點，設置橢 圓點的最大長軸半徑為R max，最小長軸半徑為Rmin，圓心的位置是短軸與長軸的交點，就是后 續步驟中的繪畫彩點的位置。繪制終止條件值設置為橢圓點最大數量N = 40000。
[0066] B :由已知的彩色參考圖片Ikef，經高斯低通濾波，得到同尺寸同維度的畫布圖片 I CAN。
[0067] C :將參考圖片Ikef轉化為灰度圖片I eKAY。
[0068] 將彩色參考圖片Ikef轉換為灰度矩陣I eEAY。對參考圖片每一個像素的紅、綠、藍三 個分量值r、g、b，其灰度值為
[0069] gray = (r+g+b) / 3 (I)
[0070] 利用公式1將參考圖片的所有彩色像素轉換為灰度值，得到灰度矩陣IeKAY。
[0071] D :以灰度圖片1_計算方向圖片IDIK。具體包括如下步驟：
[0072] Dl :將灰度圖片1_以高斯低通濾波器去除雜點噪聲，得到I eEAY(；;
[0073] D2 :選擇垂直邊緣檢測算子和水平邊緣檢測算子，過濾灰度圖片ImY1，計算各個像 素位置的水平和垂直邊緣強度，得到各個像素位置的梯度方向值。
[0074] 對于圖片Ie_中任何一個像素 p (此處p也表示其灰度值，以下同），其3 X 3鄰域 表示為
【權利要求】
1. 一種點畫效果圖片的生成方法，包括如下步驟： 步驟一，將參考圖片經高斯低通濾波，作為畫布圖片，并設定彩點的形狀、最大尺寸和 最小尺寸W及繪制終止條件值； 步驟二，計算參考圖片的顯著性圖片，由該顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差值，再 對其進行直方圖均衡，得到直方均衡圖； 步驟=，將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖； 步驟四，W隨機選擇的方式確定當前彩點在圖片上的坐標位置序列，獲得彩點位置的 隨機序列； 步驟五，根據彩點位置的隨機序列，根據該顯著性圖片確定彩點的長軸尺寸，根據該直 方均衡圖確定彩點的短軸尺寸； 步驟六，根據該方向圖確定彩點的長軸方向； 步驟走，依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩點色 彩值序列； 步驟八，在該畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪制彩 占. '?、、， 步驟九，判斷是否滿足繪制終止條件，若滿足，則得到點繪畫目標圖片，否則返回步驟 八。
2. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：步驟一中，所述繪 制終止條件值用于步驟九中判斷繪制是否終止，所述彩點形狀是指繪制點畫時的筆觸的形 狀，所述彩點最大尺寸和最小尺寸是指彩點最長對稱軸的最大和最小尺寸。
3. 如權利要求2所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟一中，設定 該畫布圖片的步驟為創造一個矩陣或者數組用來放置將要繪制的彩點數據，該矩陣或者數 組的大小與該參考圖片的大小一致。
4. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟二中，計算 參考圖片的顯著性圖片通過采用計算機數字圖像處理技術，綜合圖片中的梯度、邊緣信息， 產生一張二維的顯著性強度信息圖，該信息圖的高度和寬度尺寸與該參考圖片的高度和寬 度尺寸一致，該信息圖的各個位置上的值表示了參考圖片上各個像素的顯著性信息，并對 顯著性進行歸一化后得到顯著性圖片。
5. 如權利要求4所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，于步驟二中，由顯 著性圖片得到鄰域均方差的直方圖均衡圖片的步驟包括如下步驟： 于顯著性圖片的每一個像素位置，考查其鄰域，計算每個像素鄰域的均方差得到鄰域 均方差圖，該圖與顯著性圖同尺寸，同維度； 該鄰域均方差圖采用均衡函數LOGSIG函數做直方圖均衡處理得到直方均衡圖。
6. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，步驟=進一步包 括如下步驟： 將參考圖片Ikw轉化為灰度圖片I em; 將灰度圖片高斯低通濾波器去除雜點噪聲，得到Imw; 選擇垂直邊緣檢測算子和水平邊緣檢測算子，過濾灰度圖片計算各個像素位置 的水平和垂直邊緣強度，得到各個像素位置的梯度方向值； 將所有的梯度方向值減去90度，轉換為切向方向值，得到方向圖Idic。
7. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，于步驟五中，假設 彩點的最大和最小尺寸分別為Rma,和Rmi。，那么對應于當前任意一彩點P(X，y)的顯著性強 度值和均衡圖值分別是IsKY(X，y)和IssC0(X，y)，則此位置上的彩點長軸尺寸R和短軸尺寸 r分別為： R = round (Rmax-IsLCY(X，y)* (Rmax-Rmin)) r=round(R* (l-c*Iss腳(X,y))) 其中round是圓整函數，W確保得到整數值；c是調整R和r比例的系數，0<以1。
8. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟六中，該彩 點長軸方向為該方向圖在該彩點位置上的方向值，W角度或者弧度表示。
9. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟走中，根據 彩點序列中任何一彩點P(x，y)及其長軸尺寸R和短軸尺寸r，確定彩點覆蓋的參考圖片區 域，彩點覆蓋區域是W當前彩點位置（X，y)為圓屯、，WR和r為半徑的楠圓區域，假設彩點 色彩分量初始值為（r'，g'，b'）= (0,0,0)，累計像素計數n= 0,那么規則如下： 考查參考圖片Ikep的一個像素（rl，gl，bl)，如果該個像素屬于當前楠圓彩點所覆蓋的 區域，那么r' = r' +rl，g' = g' +gl，b' = b' +bl，n = n+1 ;否則考查下一個像素直到考 查全部像素結束為止。 彩點P的色彩（r'，g'，b'）更新為r' =r' /n，g' =g' /n，b' =b' /n。 按照上述規則確定的（r'，g'，b')為彩點所在區域色彩的平均值。
10. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，該繪制終止條件 為；（1)W最大繪制點數為終止條件；或者（2)W最長繪制時間為終止條件；或者（3)W繪 制點覆蓋畫布圖片的最大面積比例為終止條件。
【文檔編號】G06T11/00GK104463930SQ201410834488
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】遲冬祥 申請人:上海電機學院
【專利摘要】本發明公開了一種點畫效果圖片的生成方法，包括如下步驟：設定畫布圖片，并設定初值；計算參考圖片的顯著性圖片，由顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差圖并對其做直方圖均衡，得到直方均衡圖；將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖；確定彩點位置的隨機序列；根據彩點位置序列，根據顯著性圖確定彩點的長軸尺寸，根據直方均衡圖確定彩點的短軸尺寸；根據方向圖確定彩點的長軸方向；依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩點色彩值序列；在畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪制彩點；判斷是否滿足繪制終止條件，并于滿足后輸出點繪畫目標圖片，本發明生成的圖片既有點畫效果，又保持了參考圖片的邊緣特征。
【專利說明】一種點畫效果圖片的生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及數字圖像處理領域，特別是涉及一種點畫效果圖片的生成方法。
【背景技術】
[0002] 點畫效果圖片是針對一幅參考圖片，以不同尺寸的點重現其圖片內容，以分散的 點來表現連續的色調變換效果。
[0003] 以點構成畫面的概念，包含 Pointillism 和 Stippling，Halftone (dithering)三 種：第一種是以分散的、不同色彩的純色的點疊加，表現一幅圖片的內容，通常是指一種繪 畫方法和風格，屬于印象主義的一個分支；第二種是以疏密相間的單一顏色的點來分別表 現亮、暗色調，描繪圖片內容，也是指一種繪畫方法和風格；第三種與第二中方法類似，更多 地針對數碼圖片，以疏密相間、大小不一的點來模擬表現亮、暗色調。
[0004] 在繪畫領域，點繪畫要依靠畫家的技巧與直覺以及耐心；現有的計算機模擬的 點繪畫技術中，基于參考圖片，要么是以確定尺寸的單色點（stippling)，要么就是以重 合的彩色點（Pointillism)等方法來表現圖片色調變化，生成點繪畫風格的作品。在 半色調halftone(或dithering)方法中，對點彩的模擬最典型的是將誤差傳遞分散的 Floyd-Steinberg dithering方法。這些方法從總體上將參考圖片轉換為點彩圖，但是并未 針對每一幅圖片，考查其具體的色調、頻率特征，對于參考圖片的邊緣位置的點，由于色彩 平均效應，會模糊邊緣信息，導致最終生成的點繪畫作品不能夠清晰表達源圖片的邊緣信 息，影響了原圖片的信息傳遞效果。
【發明內容】
[0005] 為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種點畫效果圖片的生 成方法，其根據參考圖片的具體色彩分布情況，繪制尺寸和方向各不相同的彩點，使得從總 體來看，層疊的彩點能夠描繪出參考圖片的總體內容與色彩，能夠確保微小的、表達邊緣信 息的彩點不被大尺寸彩點遮蔽；同時，參考圖片的邊緣信息也得到保留和加強，使得生成的 圖片既有點畫效果，又保持了參考圖片的邊緣特征。
[0006] 為達上述及其它目的，本發明提出一種點畫效果圖片的生成方法，包括如下步 驟：
[0007] 步驟一，將參考圖片經高斯低通濾波，作為畫布圖片，并設定彩點的形狀、最大尺 寸和最小尺寸以及繪制終止條件值；
[0008] 步驟二，計算參考圖片的顯著性圖片，由該顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差 圖，并對其做直方圖均衡，得到直方均衡圖片；
[0009] 步驟三，將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖；
[0010] 步驟四，以隨機選擇的方式確定當前彩點在圖片上的坐標位置序列，獲得彩點位 置的隨機序列；
[0011] 步驟五，根據彩點位置的隨機序列，根據該顯著性圖片確定彩點的長軸尺寸，根據 該直方均衡圖確定彩點的短軸尺寸；
[0012] 步驟六，根據該方向圖確定彩點的長軸方向；
[0013] 步驟七，依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩 點色彩值序列；
[0014] 步驟八，在該畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪 制彩點；
[0015] 步驟九，判斷是否滿足繪制終止條件，若滿足，則得到點繪畫目標圖片，否則返回 步驟八。
[0016] 進一步地，步驟一中，所述繪制終止條件值用于步驟九中判斷繪制是否終止，所述 彩點形狀是指繪制點畫時的筆觸的形狀，所述彩點最大尺寸和最小尺寸是指彩點最長對稱 軸的最大和最小尺寸。
[0017] 進一步地，于步驟一中，設定該畫布圖片的步驟為創造一個矩陣或者數組用來放 置將要繪制的彩點數據，該矩陣或者數組的大小與該參考圖片的大小一致。
[0018] 進一步地，于步驟二中，計算參考圖片的顯著性圖片通過采用計算機數字圖像處 理技術，綜合圖片中的梯度、邊緣信息，產生一張二維的顯著性強度信息圖，該信息圖的高 度和寬度尺寸與該參考圖片的高度和寬度尺寸一致，該信息圖的各個位置上的值表示了參 考圖片上各個像素的顯著性信息，并對顯著性進行歸一化后得到顯著性圖片。
[0019] 進一步地，于步驟二中，由顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差圖的直方圖均衡 圖片的步驟包括如下步驟：
[0020] 于顯著性圖片的每一個像素位置，考查其鄰域，計算每個像素鄰域的均方差得到 鄰域均方差圖，該圖與顯著性圖同尺寸，同維度；
[0021] 該鄰域均方差圖采用均衡函數LOGSIG函數做直方圖均衡處理。
[0022] 進一步地，步驟三進一步包括如下步驟：
[0023] 將參考圖片Ikef轉化為灰度圖片I
[0024] 將灰度圖片1_以高斯低通濾波器去除雜點噪聲，得到I eKAY(；;
[0025] 選擇垂直邊緣檢測算子和水平邊緣檢測算子，過濾灰度圖片ImY1，計算各個像素 位置的水平和垂直邊緣強度，得到各個像素位置的梯度方向值；
[0026] 將所有的梯度方向值減去90度，轉換為切向方向值，得到方向圖IDIK。
[0027] 進一步地，于步驟五中，假設彩點的最大和最小尺寸分別為Rmax和Rmin，那么對應于 當前任意一彩點P (X，y)的顯著性強度值和均衡圖值分別是Isra (X，y)和Isseq(X，y)，則此位 置上的彩點長軸尺寸R和短軸尺寸r分別為：
[0028] R = round (Rmx-Islcy (X，y) * (R眶-RniJ)
[0029] r = round (R* (l_c*ISSEQ(X，y)))
[0030] 其中round是圓整函數，以確保得到整數值；c是調整R和r比例的系數，0〈c〈l。
[0031] 進一步地，于步驟六中，該彩點長軸方向為該方向圖在該彩點位置上的方向值，以 角度或者弧度表示。
[0032] 進一步地，于步驟七中，根據彩點序列中任何一彩點p (X，y)及其長軸尺寸R和短 軸尺寸r，確定彩點覆蓋的參考圖片區域，彩點覆蓋區域是以當前彩點位置（x，y)為圓心， 以R和r為半徑的橢圓區域，假設彩點色彩分量初始值為（r'，g'，b'）= (0,0,0)，累計像 素計數η = 0,那么規則如下：
[0033] 考查參考圖片Ikef的一個像素（rl，gl，bl)，如果這個像素屬于當前橢圓彩點所覆 蓋的區域，那么r' = r' +rl，g' = g' +gl，b' = b' +bl，n = n+1 ;否則考查下一個像素直 到考查全部像素結束為止。
[0034] 彩點 p 的色彩（r'，g'，b'）更新為 r' = r' /n，g' = g' /n，b' = b' /η。
[0035] 按照上述規則確定的（r'，g'，b'）為彩點所在區域色彩的平均值。
[0036] 進一步地，該繪制終止條件為：（1)以最大繪制點數為終止條件；或者（2)以最長 繪制時間為終止條件；或者（3)以繪制點覆蓋畫布圖片的最大面積比例為終止條件。
[0037] 與現有技術相比，本發明一種點畫效果圖片的生成方法，其通過顯著性圖來確定 彩點的長軸和短軸尺寸，以方向圖確定彩點的長軸方向，繪制的點畫圖片的邊緣信息得到 加強，使得從總體來看，層疊的彩點能夠描繪出參考圖片的總體內容與色彩，能夠確保微小 的、表達邊緣信息的彩點不被大尺寸彩點遮蔽；同時，參考圖片的邊緣信息也得到保留和加 強，使得生成的圖片既有點畫效果，又保持了參考圖片的邊緣特征。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發明一種點畫效果圖片的生成方法的步驟流程圖；
[0039] 圖2為本發明較佳實施例的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0040] 以下通過特定的具體實例并結合【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方式，本領域技術人員可 由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其它優點與功效。本發明亦可通過其它不同 的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基于不同觀點與應用，在不背離 本發明的精神下進行各種修飾與變更。
[0041] 圖1為本發明一種點畫效果圖片的生成方法的步驟流程圖。如圖1所示，本發明 一種點畫效果圖片的生成方法，其主要是針對數字圖片，將參考圖片（數字圖片）轉化為點 畫風格的目標圖片，這里點畫風格是指以分散的、相互疊加的、不同色彩的純色點來繪制一 幅圖片，如無特別說明，以下"點畫"與"點繪畫"不加區分，該點畫效果圖片的生成方法包 括如下步驟：
[0042] 步驟101，設定畫布圖片：將參考圖片經高斯低通濾波，作為畫布圖片；設定彩點 的形狀、最大尺寸和最小尺寸以及繪制終止條件值。即，在繪制點畫圖片之前，設定彩點的 形狀以及尺寸的上下邊界值，繪制終止條件值是用于在后續步驟中判斷繪制是否終止，這 里彩點形狀是指：繪制點畫時的筆觸的形狀，推薦為外凸的多邊形或圓形；彩點最大尺寸 和最小尺寸是指：繪制對于圓形點，其上下邊界尺寸就是其最大和最小直徑，對于橢圓形 點，其最大尺寸和最小尺寸就是其長軸的最大和最小尺寸，其短軸與長軸的交點就橢圓的 中心，對于其他類型的彩點形狀，其最大尺寸和最小尺寸就是其最長對稱軸的最大和最小 尺寸，其短軸是通過長軸中心并與之垂直的軸，短軸與長軸的交點就該形狀的中心，在本發 明實例中，采用橢圓彩點，其長軸尺寸作為彩點尺寸。后續所述的彩點位置則是指在此所述 的彩點的中心在圖片上的像素坐標位置。
[0043] 上述參考圖片是指：用于生成具有點畫風格圖片的彩色源圖片，其色彩分量可以 是單分量的灰度圖，或者是RGB、HSV、LAB格式或者其他數字圖像格式；目標圖片是指：基于 參考圖片，在畫布圖片上已經完成點畫繪制，生成的點畫風格圖片；畫布圖片是指：與參考 圖片同尺寸的圖片，彩點就繪制在畫布圖片上，繪制完成后得到目標圖片。上述的參考圖 片、畫布圖片、目標圖片均為計算機能夠識別、處理、顯示的數字圖片（在以下敘述中，若三 者無明顯區分，則以圖片表示）。
[0044] 步驟101中，設定畫布圖片是指：創造一個矩陣或者數組，用來放置將要繪制的彩 點數據。這個矩陣或者數組的大小與參考圖片的大小一致，可以是2維的（參考圖片是灰 度圖）或者3維的（參考圖片是彩色圖）。畫布圖片的色彩通常是白色、黑色、源圖片色彩 的平均色，也可以采用其他任意與源圖片同尺寸的圖片。在本發明中，以經高斯低通濾波的 圖片作為畫布圖片，采用以圖片作為畫布的方式，可以避免由于彩點未能充滿畫面引起的 細小空洞
[0045] 步驟102,計算參考圖片的顯著性圖片，由顯著性圖片得到鄰域均方差圖的直方圖 均衡圖片。
[0046] 顯著性圖片是指能夠表征參考圖片上具有顯著性特征或者能夠吸引人注意力的 區域。這種圖片的尺寸與參考圖片尺寸相同，參考圖片上各個像素位置的顯著性程度以顯 著性圖上與像素對應位置的強度信息來表示。具體地說，參考圖片的顯著性圖片可通過采 用計算機數字圖像處理技術，綜合圖片中的梯度、邊緣等信息，產生一張二維的顯著性強度 信息圖，這張圖的高度和寬度尺寸與參考圖片的高度和寬度尺寸一致；該圖的各個位置上 的值表示了參考圖片上各個像素的顯著性信息。計算顯著性，可以依據圖片的梯度信息自 定義計算方法，但不以此為限，也可利用現有技術的其他方法。
[0047] 具體地說，步驟102中"由顯著性圖片得到鄰域均方差圖的直方圖均衡圖片"的步 驟包括如下步驟：于顯著性圖片的每一個像素位置，考查其鄰域，計算每個像素鄰域的均方 差得到鄰域均方差圖，該圖與顯著性圖同尺寸，同維度；然后，再對該鄰域均方差圖做直方 圖均衡處理，其均衡函數采用LOGSIG函數。對顯著性圖進行直方圖調整得到的圖片，這樣 得到的均衡圖在直方分布特性上會趨近于LOGSIG函數的分布。在本發明中，進行直方圖均 衡目的在于避免顯著性圖的強度分布不均。
[0048] 較佳的，步驟102中，顯著性圖和直方圖均衡圖均需要進行歸一化處理，以方便進 行后續的尺寸變換。
[0049] 步驟103,將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖。該方向圖是指：根據參考圖 片中的內容計算的，表達其邊緣方向特性的圖片。計算方向圖則是根據參考圖片灰度圖的 梯度信息，考查圖片上各個像素位置的梯度變化情況，確定與梯度相垂直的切線方向。
[0050] 步驟104,確定彩點位置的隨機序列。彩點位置的隨機序列是指：以隨機選擇的方 式確定當前彩點在圖片上的坐標位置序列。由于參考圖片、畫布圖片與目標圖片的尺寸一 致，因此彩點的坐標位置對三種圖片具有一致性：對于同一個彩點，其在參考圖片的位置也 就是其在畫布圖片的位置，也就是其在目標圖片的位置。這些位置將來也用作確定在方向 圖和顯著性圖上找到該位置方向信息和顯著性信息。
[0051] 步驟105,根據彩點位置序列，根據顯著性圖確定彩點的長軸尺寸，根據直方均衡 圖確定彩點的短軸尺寸。這里，根據顯著性圖確定橢圓點的長軸尺寸是指：對于隨機的彩點 位置序列中任何一個彩點的位置，確定顯著性圖中其位置上的強度值，并根據事先設置的 彩點尺寸范圍和該強度值，轉換化為該彩點的長軸尺寸；根據直方均衡圖確定橢圓點的短 軸尺寸是指：對于隨機的彩點位置序列中任何一個彩點的位置，確定顯著性圖的直方均衡 圖中其位置上的強度值，并根據該強度值和長軸尺寸，轉換化為該彩點的短軸尺寸。
[0052] 假設已知歸一化的顯著性圖Isra和歸一化的顯著性圖的直方均衡圖I SSEQ，彩點尺 寸的最大和最小尺寸分別為Rmax和Rmin，那么對應于當前任意一彩點位置的顯著性強度值和 均衡圖值分別是I sra(X，y)和Isseq(X，y)，則此位置上的彩點長軸尺寸R和短軸尺寸r分別 為：
[0053] R = round (f I (Islcy (x, y), Rmax, Rmin))
[0054] r = round (f 2 (R, Isseq (x, y)))
[0055] 其中函數fl是根據Isra (x，y)，Rmax，Rmin這三個參數確定彩點的長軸尺寸R，函數 Π 的設定要確保彩點長軸尺寸與顯著性Isra(x，y)值成反比例，這樣就能保證在參考圖片 中的低頻區域繪制大尺寸彩點，在高頻區域繪制小尺寸彩點；函數f2是根據R，I sseq(X，y) 這二個參數確定彩點的短軸尺寸，函數f2的設定要確保彩點短軸尺寸與顯著性均衡圖 Isseq(X，y)值成反比例，這樣就能保證在參考圖片的邊緣強度大的區域繪制狹長的彩點，在 邊緣強度小的區域繪制接近圓形的彩點；round是圓整函數，以確保得到整數值。
[0056] 步驟106,根據方向圖確定彩點的長軸方向。即，對于隨機的彩點位置序列中任何 一個彩點的位置，找到方向圖中與之對應的位置，以該位置的方向作為橢圓彩點的長軸方 向。彩點長軸方向，就是該方向圖在該彩點位置上的方向值，以角度或者弧度表示。
[0057] 這里的方向圖是一張與參考圖片同尺寸的二維圖片，方向圖上各個像素位置的數 值表達了參考圖片該位置上的方向信息。方向圖的計算，可以直接計算每個像素水平和垂 直方向上的梯度值，根據梯度值計算方向值，也可以采用現有技術的其他方法，本發明不以 此為限。
[0058] 步驟107,依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩 點色彩值序列。即，計算在參考圖片上彩點覆蓋區域內所有像素的各個色彩分量的強度值 平均值。比如，對于灰度參考圖片來說，就是該區域所有像素灰度值的平均值；對以RGB彩 色參考圖片來說，就是該區域所有像素 R、G、B三個色彩分量強度值的平均值。這里的彩點 覆蓋區域是指：以該彩點的中心（長軸和短軸的交點）位置為中心，與彩點形狀相同的區域 所覆蓋的像素區域。
[0059] 步驟108,在畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪制 彩點。即，分層繪制彩點：將彩點長軸尺寸序列按照由大到小的順序重新排列，相應的彩點 短軸尺寸，彩點方向也重新排列，然后按照長軸尺寸由大到小的順序依次繪制到畫布圖片 上。這種按彩點尺寸依次繪制的方法保證了小的彩點會覆蓋到大的彩點上面，保留了參考 圖片的細節信息。
[0060] 根據步驟105所述，大的顯著性值對應于小的彩點尺寸，小的顯著性值對應于大 的彩點尺寸；同時，彩點的短軸尺寸又受到直方均衡圖控制，均衡圖值越高的地方，其短軸 越短，反之，短軸越長，這樣彩點在顯著性高的區域被拉長，從而強調了其顯著性區域。這 樣，參考圖片上的色調緩慢變化的區域對應于大尺寸橢圓彩點，先繪制；參考圖片上的色調 快速變化的區域（邊緣區域）對應于小尺寸的狹長彩點，后繪制。從繪制結果來看，邊緣區 域信息由于后繪制而得以保留，目標圖片既有點畫效果，也能夠清楚分辨原參考圖片的細 -K- T。
[0061] 步驟109,判斷是否滿足繪制終止條件，若是，則繼續下一步驟，若否，則返回步驟 108。繪制終止條件是指能夠終止繪制的條件，該條件與步驟101中所述繪制終止條件值相 關，可以以如下條件之一或者其他條件作為終止條件：（1)以"最大繪制點數"為終止條件； 或者（2)以"最長繪制時間"為終止條件；或者（3)以"繪制點覆蓋畫布圖片的最大面積比 例"為終止條件。對于一個確定的彩點位置序列，最直接的方式就是以"全部彩點繪制結束" 為終止條件。
[0062] 步驟110,得到點繪畫目標圖片。
[0063] 以下將通過一具體實施例來進一步說明本發明。該具體實施實例（參見圖2)如 下（以下提到的矩陣 IkEF，I〇?，IgKAY，〗DIK，IsiXY，IsSTD，IssEg與相應的圖片 I KEF，IgKAY，IdIU， Isra，ISSTD，Isseq等等意義相近，不嚴格區分）：
[0064] A :設定彩點的形狀、最大尺寸和最小尺寸以及繪制終止條件值。
[0065] 從彩點的形狀從便于控制、方便實現的角度考慮，本發明優先選擇橢圓點，設置橢 圓點的最大長軸半徑為R max，最小長軸半徑為Rmin，圓心的位置是短軸與長軸的交點，就是后 續步驟中的繪畫彩點的位置。繪制終止條件值設置為橢圓點最大數量N = 40000。
[0066] B :由已知的彩色參考圖片Ikef，經高斯低通濾波，得到同尺寸同維度的畫布圖片 I CAN。
[0067] C :將參考圖片Ikef轉化為灰度圖片I eKAY。
[0068] 將彩色參考圖片Ikef轉換為灰度矩陣I eEAY。對參考圖片每一個像素的紅、綠、藍三 個分量值r、g、b，其灰度值為
[0069] gray = (r+g+b) / 3 (I)
[0070] 利用公式1將參考圖片的所有彩色像素轉換為灰度值，得到灰度矩陣IeKAY。
[0071] D :以灰度圖片1_計算方向圖片IDIK。具體包括如下步驟：
[0072] Dl :將灰度圖片1_以高斯低通濾波器去除雜點噪聲，得到I eEAY(；;
[0073] D2 :選擇垂直邊緣檢測算子和水平邊緣檢測算子，過濾灰度圖片ImY1，計算各個像 素位置的水平和垂直邊緣強度，得到各個像素位置的梯度方向值。
[0074] 對于圖片Ie_中任何一個像素 p (此處p也表示其灰度值，以下同），其3 X 3鄰域 表示為
【權利要求】
1. 一種點畫效果圖片的生成方法，包括如下步驟： 步驟一，將參考圖片經高斯低通濾波，作為畫布圖片，并設定彩點的形狀、最大尺寸和 最小尺寸W及繪制終止條件值； 步驟二，計算參考圖片的顯著性圖片，由該顯著性圖片得到各個像素鄰域均方差值，再 對其進行直方圖均衡，得到直方均衡圖； 步驟=，將參考圖片轉換為灰度圖片，計算方向圖； 步驟四，W隨機選擇的方式確定當前彩點在圖片上的坐標位置序列，獲得彩點位置的 隨機序列； 步驟五，根據彩點位置的隨機序列，根據該顯著性圖片確定彩點的長軸尺寸，根據該直 方均衡圖確定彩點的短軸尺寸； 步驟六，根據該方向圖確定彩點的長軸方向； 步驟走，依次考查參考圖片上各個彩點覆蓋區域的色彩信息，計算平均值得到彩點色 彩值序列； 步驟八，在該畫布圖片的彩點位置上，按照彩點長軸尺寸由大到小的順序依次繪制彩 占. '?、、， 步驟九，判斷是否滿足繪制終止條件，若滿足，則得到點繪畫目標圖片，否則返回步驟 八。
2. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：步驟一中，所述繪 制終止條件值用于步驟九中判斷繪制是否終止，所述彩點形狀是指繪制點畫時的筆觸的形 狀，所述彩點最大尺寸和最小尺寸是指彩點最長對稱軸的最大和最小尺寸。
3. 如權利要求2所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟一中，設定 該畫布圖片的步驟為創造一個矩陣或者數組用來放置將要繪制的彩點數據，該矩陣或者數 組的大小與該參考圖片的大小一致。
4. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟二中，計算 參考圖片的顯著性圖片通過采用計算機數字圖像處理技術，綜合圖片中的梯度、邊緣信息， 產生一張二維的顯著性強度信息圖，該信息圖的高度和寬度尺寸與該參考圖片的高度和寬 度尺寸一致，該信息圖的各個位置上的值表示了參考圖片上各個像素的顯著性信息，并對 顯著性進行歸一化后得到顯著性圖片。
5. 如權利要求4所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，于步驟二中，由顯 著性圖片得到鄰域均方差的直方圖均衡圖片的步驟包括如下步驟： 于顯著性圖片的每一個像素位置，考查其鄰域，計算每個像素鄰域的均方差得到鄰域 均方差圖，該圖與顯著性圖同尺寸，同維度； 該鄰域均方差圖采用均衡函數LOGSIG函數做直方圖均衡處理得到直方均衡圖。
6. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，步驟=進一步包 括如下步驟： 將參考圖片Ikw轉化為灰度圖片I em; 將灰度圖片高斯低通濾波器去除雜點噪聲，得到Imw; 選擇垂直邊緣檢測算子和水平邊緣檢測算子，過濾灰度圖片計算各個像素位置 的水平和垂直邊緣強度，得到各個像素位置的梯度方向值； 將所有的梯度方向值減去90度，轉換為切向方向值，得到方向圖Idic。
7. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，于步驟五中，假設 彩點的最大和最小尺寸分別為Rma,和Rmi。，那么對應于當前任意一彩點P(X，y)的顯著性強 度值和均衡圖值分別是IsKY(X，y)和IssC0(X，y)，則此位置上的彩點長軸尺寸R和短軸尺寸 r分別為： R = round (Rmax-IsLCY(X，y)* (Rmax-Rmin)) r=round(R* (l-c*Iss腳(X,y))) 其中round是圓整函數，W確保得到整數值；c是調整R和r比例的系數，0<以1。
8. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟六中，該彩 點長軸方向為該方向圖在該彩點位置上的方向值，W角度或者弧度表示。
9. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于：于步驟走中，根據 彩點序列中任何一彩點P(x，y)及其長軸尺寸R和短軸尺寸r，確定彩點覆蓋的參考圖片區 域，彩點覆蓋區域是W當前彩點位置（X，y)為圓屯、，WR和r為半徑的楠圓區域，假設彩點 色彩分量初始值為（r'，g'，b'）= (0,0,0)，累計像素計數n= 0,那么規則如下： 考查參考圖片Ikep的一個像素（rl，gl，bl)，如果該個像素屬于當前楠圓彩點所覆蓋的 區域，那么r' = r' +rl，g' = g' +gl，b' = b' +bl，n = n+1 ;否則考查下一個像素直到考 查全部像素結束為止。 彩點P的色彩（r'，g'，b'）更新為r' =r' /n，g' =g' /n，b' =b' /n。 按照上述規則確定的（r'，g'，b')為彩點所在區域色彩的平均值。
10. 如權利要求1所述的一種點畫效果圖片的生成方法，其特征在于，該繪制終止條件 為；（1)W最大繪制點數為終止條件；或者（2)W最長繪制時間為終止條件；或者（3)W繪 制點覆蓋畫布圖片的最大面積比例為終止條件。
【文檔編號】G06T11/00GK104463930SQ201410834488
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月23日 優先權日:2014年12月23日
【發明者】遲冬祥 申請人:上海電機學院
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