[发明专利]图像特征保持的圆点绘制方法

说明书

图像特征保持的圆点绘制方法，涉及图像的非真实感渲染。首先对图像进行分割，提取分割后图像的轮廓边界线并获取原始图像的特征线，生成图像上的方向场，使得图像的每个像素点位置都存在一个方向；设计密度函数，刻画待摆放的圆点半径大小随着图像梯度的变化；结合方向场和密度函数根据一定的规则开始圆点的摆放直至铺满图像区域；进行补洞优化填补画面中空白区域。本发明的图像上圆点绘制方法能够生成与图像特征和颜色相适应的圆点逼近结果，结果十分具有艺术性。

技术领域

本发明涉及图像的非真实感渲染，尤其是涉及在图像上进行圆形排样的技术，是基于图像向量场和梯度场进行反映图像特征、梯度变化以及颜色的图像特征保持的圆点绘制方法。

背景技术

图像的非真实感渲染有很多种，但是用圆点进行绘制的几乎没有，现有的大多数相关的非真实感渲染都是用正方形、矩形、椭圆或者单纯的点进行图像重绘。现有的马赛克模拟方法不能同时具备反映图像特征、反映图像梯度变化的能力，而点刻画方法又不能自适应大小，只能用统一大小的圆点重绘图像。

发明内容

本发明的目的在于提供不仅能反映图像的特征信息和颜色，还能反映梯度信息的图像特征保持的圆点绘制方法。

本发明包括以下步骤：

1)输入图像(RGB彩色图像)，设置参数m，n，σ，应用(Chen Z,Chen W,Guo J,etal.Orientation field guided line abstraction for 3D printing[J].ComputerAided Geometric Design,2018,62:253-262)方法生成图像上的方向场；所述m为用户指定的圆点最大半径，n为用户指定的圆点最小半径，σ为控制圆点重叠率的阈值；

2)计算图像梯度，利用其大小计算密度函数f(x)参数x_l,x_h，其中，f(x)为圆点半径大小关于图像梯度的函数；

3)在图像覆盖的有界连续平面上随机生成一个位置p，加入点的集合U；求出p对应的像素点q，将q处梯度大小代入密度函数计算该点处的圆点半径大小r，计算以p为圆心，r为半径的圆覆盖的像素，将这些像素颜色的平均值作为当前圆的颜色c；所述p为图像区域的某位置点，U为起始点的集合，q为图像上的像素点，r为点p处圆点的半径，c为点p处圆点颜色；

4)以p为圆心，画出半径大小为r，颜色为c的圆点，获取像素点q处的方向场的方向t，在t方向上，根据一定的规则摆放圆点；当t方向上的圆摆放达到停止条件，则开始t反方向圆的摆放，当反方向也达到停止条件，则完成了一条线的生成，上述过程中每生成新的圆点都将其圆心加入点集U；t为点p处的方向场；

5)从集合U中选出一个点，在其两侧产生新的有效起始点作为新的p，并将选出的点从U中去除，计算p处的像素点作为新的q，类似步骤3)，计算该处圆点半径r和颜色c，重复步骤4)和5)的过程，直至U为空；

6)补洞。

在步骤4)中，所述根据一定的规则是指根据步骤1)的方向场和步骤2)的密度函数计算出圆点位置和大小(假设前一个圆点半径大小为r，根据局部相似原理，估计新的圆点圆心位置为方向场方向上与前一个圆点相距2r处)，根据估计的新圆点与前一个圆的位置关系，调整至相切，计算相切位置的圆点区域的像素颜色平均值作为圆点颜色；所述停止条件是指新计算出的圆点超出图像区域边界或者与已经绘制完成的圆点的重叠率超过阈值。

在步骤6)中，所述补洞的具体方法可为：

6.1第一遍补洞：遍历图像上的像素，计算圆心在像素中心，半径为自适应大小(通过密度函数计算)的圆点能否被放进画面，若可以，则放下；若不行，则舍弃；判断能否放进画面的依据还是重叠率，为了保证补洞环节不带来过多的重叠，阈值设置得非常小。