特征保持的马赛克图像生成方法

马赛克图像是一种非真实感的渲染效果,主要通过组合不同形状、颜色的嵌片合成目标图像.基于测地距离度量下的Voronoi图结构,提出一种保特征的自适应马赛克图像生成方法.首先利用特征算子自动提取出源图像中的特征线,并根据这些特征线定义测地度量,从而保证在测地度量下生成的Voronoi图的边和图像特征边重合;然后通过距离变换计算每个像素到图像特征线的最近距离,并利用该距离场定义马赛克图像的密度函数;最后结合重心Voronoi图理论,采用Lloyd迭代算法优化嵌片的形状,得到最终的马赛克图像.实验结果表明,该方法得到的马赛克效果图有效地保持了源图像特征,疏密程度自适应、连续过渡,嵌片形状规则、排列整齐.     

变周期窗口平面动力系统的构造与可视化

为了用同一个迭代映射构造出多个不同视觉效果的平面连续排列图案,提出一种用变周期窗口的动力系统生成具有P1对称特性的平面排列图案的有效算法.该算法采用余弦函数及含参的非线性角度变量构造一族使动力平面上各周期窗口的尺度变化的迭代映射;通过计算任意周期窗口和最大周期窗口得出窗口间相应点之间的非线性对应关系,并构造出各周期窗口中的混沌吸引子和充满Julia集,其图案是连续的且结构不同的;选用不同的周期窗口作为基本计算区域,使之与正方形像素矩阵对应,并构造出基本图元,实现了用一个映射构造出多个平面排列图案的算法.实验结果表明,采用文中算法可以生成大量具有P1对称的平面等距排列的混沌吸引子和充满Julia集图案.     

三维限定Voronoi网格剖分细化算法

针对分段线性复合形约束条件下的三维限定Voronoi剖分问题,提出一种细化算法.首先证明了分段线性复合形中的元素在最终生成的三维限定Voronoi网格中可表示为Power图结构;受此启发,提出了对限定线段平面片分别进行一维二维Power图细化以实现三维限定Voronoi 网格生成的细化算法,并且证明了该算法对于任意分段线性复合形收敛.最后通过实例验证了文中算法的有效性.     

P旋转对称IFS奇怪吸引子的[p，q]＋双曲排列

具有p旋转对称特性且含有多个压缩仿射变换的IFS迭代函数系被进一步旋转压缩到[p,q]+双曲平面的中心格子上. 通过双曲几何的等变换矩阵的双曲对称排列,将普通平面上的具有旋转对称特性的有界不变集排列在双曲圆内并生成[p,q]+双曲图案.本文所提出的构造技术可以用于生成任意有界的平面对称奇怪吸引子的双曲对称排列图案.     

马赛克自动铺贴机上C51单片机协作系统的设计与开发

介绍了一种应用于马赛克自动铺贴机上的C51单片机协作系统的设计思想、关键技术及实现过程.该系统可根据预设的马赛克图案自动生成颜色传感器接口及控制马赛克颗粒分拣的C51源程序,并可自动激活Keil系统的编译器、链接器生成可下载到单片机的HEX文件.系统增强了马赛克自动铺贴机的自动编程功能,提高生产效率.     

动力系统生成晶体群圆极限分形图

提出从动力系统角度出发构造具有自相似性质的平面晶体群圆极限分形图的有效方法.根据Carter晶体群迭代函数系统周期性确定2π为基本区域,利用同胚仿射变换,建立基本区域到上半平面的自相似映射关系,进而通过保角映射生成圆极限分形图.同时,对Carter混沌函数进一步探讨了边界着色平滑构图条件,并生成了相应的圆极限分形图.这些图案具有很强的艺术渲染力.该方法为平面设计对称图像提供了一种新途径.     

普通图片在双曲极限圆中的旋转压缩排列

为了将普通图片排列在具有双曲对称的极限圆中,将代表图片的计算区域和双曲圆置于同一个欧式平面上,视图片为IFS迭代函数系的奇怪吸引子,通过考察双曲极限圆中心格子的一个顶点或一条边的中点与吸引子上距原点的最远点之间的相对关系,自动获得图片被p旋转对称地压缩入中心格子的压缩比和旋转角度,通过随机挑选图片上的点作为计算点,按欧式平面上的累积概率挑选双曲对称矩阵,将计算点排列到双曲平面上.研究表明,本文提出的用图片构造[p,q]+与[P+,q]双曲对称图案的方法,可用于大量生成双曲对称艺术图案.     

具有平面晶体对称性混沌吸引子的分形极限图

提出用混沌函数构造具有平面晶体群对称性混沌吸引子的上半平面、方极限和圆极限分形图的简便方法.通过确定单个混沌吸引子所在的基本区域,利用同胚仿射变换,把基本区域中的混沌吸引子自相似地映射到上半平面,进而生成方极限、圆极限分形图.这些图案具有很好的艺术渲染力.该方法使单个混沌吸引子保持几何结构不变,但图形在整体上却具有很好分形自相似的性质.     

Power图的离散生成

Power图是一种特殊的加权Voronoi图，该图中每个生成元点pi都带有权值wi．给出了一种直接构造Power图的算法．以每个生成元点Pi为圆心，Power距离,√wi为半径画圆；然后将这些圆以不同颜色填充，并以相同速率向外扩展这些圆的边界，直到屏幕上所有像素点都涂上颜色为止，环绕Pi的新边界构成Power图．该算法改进了在Voronoi图基础上构造Power图的传统方法，具有较高的效率．     

基于拓扑构型的地毯图案生成方法

传统的织物图案中通常包含按一定特征分布的基本元素,而现有基于特征和实例的图案生成方法难以保持图案中基本纹样元素与结构特征的完整性以及分布特征等基于风格层次的信息.文中以新疆地毯图案为例,提出一种基于拓扑构型的图案自动生成方法.将交互标识出的不同感知层的图案元素作为模板,并约束模板匹配算法较准确地提取同类图案元素,生成图案拓扑构型;再设计选择规则,提取合适的图案纹样.最后利用所提出的标识矩阵法进行纹样嵌图,结果表明,该方法不仅解决了图案元素重叠的问题,而且能生成体现织物图案的构图、元素形象和色彩的具有层次美感的图案,满足风格传承的设计要求.     

Power图的性质及构造算法研究

点集的Power图是点集Voronoi图的推广,特别适用用来解决涉及球（圆)的几何问题,文中首先对Power图的基本性质进行了几何化的证明;之后,研究了权为负数时对Power图的影响,指出在Power图的理论中允许权为负数,从而Power图可以应用到具有负权性质的领域;最后,给出了平面点集的Power图的构造算法,该算法到用Power图与正则三角化互为对偶的原理,在点集的正则三角化的基础上构造Power图,同时给出了实例以说明算法的有效性。     

定点容量限制质心Power图生成

目的 Power图作为Voronoi图的扩展,有着精确的限容特性。在普通Power图上添加容量限制即得到容量限制Power图。考虑站点位置固定情况,对于基于质心的容量限制Power图目前未有较好的计算方法。为了解决该类问题,提出一种新颖的常密度下的定点容量限制质心Power图生成算法。方法 通过调整站点的邻居站点的权值,优化该站点Power区域质心;在此基础上,按照相同比例缩放该站点Power区域,以达到优化容量的目的,最终生成所需Power图。结果 在综合考虑质心约束与容量限制条件下,对算法在均匀容量限制与非均匀容量限制下生成的Power图进行对比实验,并且分析实验误差。本文算法能够较好地解决容量限制问题,得到当前条件下的最优解。结论 本文算法在常密度下能稳定地生成容量限制质心Power图,具有精确度高和适应性强等优点。     

容量限制Power图快速计算算法（英文）

与Voronoi图不同,Power图有着精确限容的特性,可应用于众多领域.在普通Power图上,通过给每个站点增加权重来添加容量限制约束,即得到容量限制Power图.现有容量限制Power图的生成算法时间复杂度高,速度较慢.本文首先对Power图权值对于容量的单调性进行理论证明,然后提出了一种Power图权值的快速计算方法,相比于现有的试位法,能大幅提升容量限制Power图的生成性能.实验结果表明,文中算法具有速度快,精确度高,便于计算,密度适应性强等优点.     

变容量限制质心Power图的计算

Power图作为Voronoi图的拓展,引入"权重"使其有着良好的限容特性.对普通Power图增加容量约束,使得每个站点的容量等于预设的容量值,则可以得到容量限制Power图;在此基础上,再增加质心约束,使每个站点刚好位于对应Power区域的质心,进一步得到质心容量限制Power图.在质心容量限制Power图中,容量限...     

基于容积约束Power图的图像分片逼近

给出一种在容积约束Power图结构上的图像分片多项式逼近方法.将Power图的权重与图像颜色信息相关联,设计了一种带容积约束Power图的顶点位置与权值交替优化的图像逼近算法.该算法运用误差反馈机制以及图像显著性检测等方法生成密度函数图像,并根据原始图像的颜色信息和得到的密度函数图像分两次来指导初始化点集生成,通过构建最终的Power图来逼近目标图像.利用Power图对目标图像进行区域分割,定义了度量逼近误差的带容积约束的优化能量函数,分别计算能量函数关于位置和权重的梯度,将原问题分解为两个子问题分而治之,借助密度函数图像生成的高效初始化点分布,通过不断更新Power图的顶点位置和权值得到相对较优的Power图,最终拟合出逼近图像.实验结果表明,该算法能够较好地逼近彩色图像,并有效保持了图像显著区域的特征.     

改进区域划分的圆Packing变分算法

通过改进基于Power图的区域划分,提出一种收敛速度更快的圆packing算法.首先固定容器面积,将输入圆缩小一定的倍数,随机撒在容器中;之后对圆心点进行三角化,并根据相邻圆的半径比值对容器进行区域划分;再让所有圆在不超出自己区域边界的条件下尽量等比例增长至最大;最后将划分区域-长大的过程迭代下去,得到最大增长倍数.实验结果表明,该算法能够使得圆packing的过程更快地达到收敛.     

一种2D形状设计方法

平面图案的设计，往往是通过对若干种基本图元配以不同的纹理，按某种色彩规律及布局方法组合而成。图元的种类与质量直接影响了设计后图案的美观与实用性。２Ｄ形状是构成平面图案的基础，本文详细介绍了一种实用的２Ｄ形状的设计方法，包括２Ｄ形状的表达方法与生成方法。该方法在实际的图案设计中得到了很好的验证。     

平面复杂花纹图案的3D建模算法研究

通过对平面复杂花纹图像或图形的矢量化处理或数据转换,得到平面复杂花纹图案清晰轮廓的数据矩阵,然后采用扫描分析法求出扫描线与轮廓线的交点,并进行配对和中点计算;运用二次Bezier曲线构建其3D模型数据矩阵,再对模型数据进行后期优化处理,最终生成平面复杂花纹图案的3D模型.该建模方法能够构想和创建平面花纹图案的虚拟模型,生成光滑细腻的模型曲面和具有图案基本结构特征的逼真模型,并能灵活控制模型生成的形态.建模算法具有复杂度低、建模速度快、实用性强等特点.     

基于圆形参数域和重要性采样的三维模型网格重建

给出了一个基于参数化和重要性采样的网格重建算法.算法搜索一条切线将三维模型表面切分成一片碟形表面,并将其参数化到二维单位圆中.根据模型的曲率信息和参数化的扭曲度生成一张控制图.利用蓝噪声采样算法对用控制图调制后的采样密度采样得到离散采样点.通过对采样点进行平面三角化并将其映射回三维空间实现了三维网格重建.实验证明,该方法有效地改善了参数化的扭曲度,并能得到具有自适应性的高度规则网格.     

新疆民族民间艺术图案生成方法

目的：解决如何数字化具有民族风格的图案是一个富有挑战的问题。提出演化组合图元基因再生图案基因的方法,并通过变形技术快速生成具有相似民族风格的图案基因。方法：首先,引入图元基因和再生基因概念,提出图元基因生成方法;然后,通过设置再生基因的生成参数,组合排列图元再生具有民族传承意义的图案基因;最后借助图像变形技术扩展图案基因。实验结果：利用图元基因和再生基因能够生成传承原有图案风格与特色的图案。结论：所提方法以图案基因为设计核心,具有保持民族风格、简单灵活、推广强的特点,为下一步计算机智能生成图案奠定基础。