专利名称：基于分形云模型元胞自动机的艺术图案生成方法
技术领域：
本发明涉及一种可以生成既有整体分形效果、又具有细节不确定性艺术图案的方法，属于数据处理技术领域。
背景技术：
艺术图案设计是一种以平面装饰为目的的造型活动，利用分形进行艺术图案设计已有很大进展，分形艺术图案作为一种艺术形式受到了人们的喜爱。应用计算机进行分形艺术图案设计在很大程度上取决于图案生成算法，这些算法都建立在对构图原理与创作思维的综合利用基础上。目前基本的分形艺术图案生成算法主要包括两类:一类是采用函数迭代和基于集合过程的重复应用算法；另一类则是采用传统与分形相结合的算法构图技术，如整体分形构图和规则骨架构图方法。其中整体分形构图是按照某种算法模型对图案的幅面进行整体分形构造，以产生具有无穷自相似特征的画面，分形矩阵就是一种典型的整体分形构图方法，其作为一种简单的图案生成算法采用矩阵迭代的方法能够得到清新漂亮的分形图案。但这种方法过于依赖生成矩阵，所以采用相同的生成矩阵得到的艺术图案较为类似，很难满足实际需要；另外模糊元胞自动机也被应用于艺术图案生成领域，它的动力学行为使其能产生各种复杂、漂亮的艺术图案，其通过模糊规则的约束避免了元胞自动机在生成图案过程中的不可预知性，使得元胞自动机向理想图案的方向进行演化。所述方法的缺点是只有在初始图案为分形图案时才能产生具有无穷自相似特征的分形图案，这限制了其应用范围；本发明人曾提出一种分形模糊元胞自动机艺术图案生成方法，所述方法将分形矩阵和模糊元胞自动机方法相结合，在分形矩阵每次迭代前采用模糊元胞自动机进行若干次演化，从而使所述方法兼有前面两种方法的特点，能够生成复杂、漂亮和分形的艺术图案。但是，由于所述方法只考虑到元胞自动机演化的模糊性而未考虑随机性，使每次演化产生的图案是确定的、完全对称的和完形的。目前一种新的艺术图案设计思路是“整体分形但细节上不完全对称或不确定的图案往往会给人们以新的视觉感受”，鉴于分形模糊元胞自动机图案生成方法的特点，其无法生成这种既有整体分形效果又具有细节不确定性的艺术图案，所以很难满足该设计思路下的艺术图案生成需要，也就限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于分形云模型元胞自动机的艺术图案生成方法，以生成既有整体分形效果，又具有细节不确定性艺术图案。本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种基于分形云模型元胞自动机的艺术图案生成方法，所述方法对初始化处理后的输入图片进行q次分形矩阵迭代，并在每次分形矩阵迭代之前先进行P次云模型元胞自动机演化，生成大量既有整体分形效果，又具有细节不确定性的艺术图案，所述方法包括以下步骤:
a.初始化处理:对输入图片进行预处理，将图片转换为灰度图并将所得图案的灰度值矩阵作为元胞的初始状态矩阵，然后设定云模型元胞自动机演化次数P和分形矩阵迭代次数q ;
b.采用选定的云推理规则对图案灰度值矩阵进行云推理；
c.根据云推理结果对图案灰度值矩阵进行反云化处理；
d.根据反云化处理结果，对图案灰度值矩阵进行元胞自动机演化:
将每个元胞的云推理结果E(yi)与当前时刻该元胞状态值相加得到下一时刻的状态值，从而生成下一时刻的灰度值矩阵；
e.由用户判断演化结果是否符合其要求，若符合要求将其存入艺术图案库；
f.判断演化次数是否达到P次，若否转入步骤b，若是转入步骤g；
g.将步骤f获得的图案灰度值矩阵作为生成矩阵，进行分形矩阵迭代:
令矩阵A作为迭代变换的生成矩阵，分别用A的每一个元素
% (I ^m,l ^ j ^n)加上或乘以矩阵A的每一个元素所得的矩阵，去置换元素~本身，产生矩阵A ’，其中m与η分别表示矩阵的行数和列数
权利要求
1.一种基于分形云模型元胞自动机的艺术图案生成方法，其特征是，所述方法对初始化处理后的输入图片进行q次分形矩阵迭代，并在每次分形矩阵迭代之前先进行P次云模型元胞自动机演化，生成大量既有整体分形效果，又具有细节不确定性的艺术图案，所述方法包括以下步骤: a.初始化处理: 对输入图片进行预处理，将图片转换为灰度图并将所得图案的灰度值矩阵作为元胞的初始状态矩阵，然后设定云模型元胞自动机演化次数P和分形矩阵迭代次数q ; b.采用选定的云推理规则对图案灰度值矩阵进行云推理； c.根据云推理结果对图案灰度值矩阵进行反云化处理； d.根据反云化处理结果，对图案灰度值矩阵进行元胞自动机演化: 将每个元胞的云推理结果E(yi)与当前时刻该元胞状态值相加得到下一时刻的状态值，从而生成下一时刻的灰度值矩阵； e.由用户判断演化结果是否符合其要求，若符合要求将其存入艺术图案库； f.判断演化次数是否达到P次，若否转入步骤b，若是转入步骤g； g.将步骤f获得的图案灰度值矩阵作为生成矩阵，进行分形矩阵迭代: 令矩阵A作为迭代变换的生成矩阵，分别用A的每一个元素% (I ^m,l ^ j ^n)加上或乘以矩阵A的每一个元素所得的矩阵，去置换元一本身，产生矩阵A ’
2.根据权利要求1所述的一种基于分形云模型元胞自动机的艺术图案生成方法，其特征是，在对图片进行云模型元胞自动机演化时采用正态云对变量进行云化。
全文摘要
一种基于分形云模型元胞自动机的艺术图案生成方法，用于生成既有整体分形效果，又具有细节不确定性艺术图案。其技术方案是，所述方法对初始化处理后的输入图片进行q次分形矩阵迭代，并在每次分形矩阵迭代之前先进行p次云模型元胞自动机演化，生成大量既有整体分形效果，又具有细节不确定性的艺术图案。本发明将云模型元胞自动机与分形矩阵方法相结合，在图案生成过程同时考虑到模糊性和随机性，从而使生成的艺术图案整体上是分形的，细节上又有不确定的差异，给人以新的视觉感受，这种细节的差异性能够满足人们对美的个性需求。
文档编号G06T11/00GK103177461SQ201310038168
公开日2013年6月26日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者张珂, 赵伟, 孙娜 申请人:华北电力大学(保定)