一种智能素描绘画方法、装置、存储介质及终端设备与流程

本发明涉及机器人绘画领域，尤其涉及一种智能素描绘画方法、装置、存储介质及终端设备。

背景技术：

随着科技的发展，智能机器人的运用领域越来越广泛，在生活中也广泛地运用了智能机器人，而能画画的机器人，也将受到人们的欢迎。

素描是人类历史上最早出现的绘画形式，也是最古老的艺术语言；素描可以用单色线条或涂抹成面等方式来表现直观世界中的事物，亦可以表达思想、概念、态度、感情、幻想、象征甚至抽象形式；因此，绘画机器人在绘画技能上也应该具备这种独特表现魅力的素描绘画能力。

现有技术中的绘画机器人都是获取绘画图像后直接识别图像线条进行绘画，但是图像中包含有明暗面的，有部分线条需要颜色加深，有部分线条需要颜色浅淡，这样才衬托出图像的真实感；而现有技术中的绘制方法是直接进行颜色力度相同的绘制，得到的结果是缺乏真实感的。

技术实现要素：

本发明提供了一种智能素描绘画方法、装置、存储介质及终端设备，以解决现有技术中的绘画机器人直接识别图像线条进行绘画的技术问题，从而根据图像的明暗面和所需颜色深浅程度进行绘制，进而实现增加机械素描的真实感，增强绘画效果。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种智能素描绘画方法，包括：

通过采集装置获取绘画对象的图像；

通过算法对所述绘画对象图像进行灰度处理，得到灰度图像；

以所述灰度图像的中心为螺旋结构绘画的起点，通过极坐标方程向外逐圈旋绕建立螺旋线，直到把所述灰度图像中的各个点包含在内为止；

将灰度值划分为多个灰度区间，为每个区间设定绘画路径描绘次数；

计算所述螺旋线的每个点对应所述灰度图像的点的灰度值所属区间的描绘次数；

将同样绘画次数的相邻点划分为一段，根据所述螺旋线各个点的绘画次数，将所述螺旋线划分成多组绘画路径，得到绘画图像的螺旋结构描绘路径；

根据所述螺旋结构描绘路径生成电处理信号，控制机械臂进行绘画。

作为优选方案，在所述通过采集装置获取绘画对象的图像之前，还包括：在所述绘画对象上方设置发光源，以使获取的图像更清晰。

作为优选方案，所述进行灰度处理的算法为加权平均法公式。

作为优选方案，所述加权平均法公式具体为：f(i,j)＝0.30r(i,j)+0.59g(i,j)+0.11b(i,j)，其中i、j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即：第i行，第j列。

作为优选方案，所述极坐标方程为阿基米德螺线的极坐标方程式：r＝a+bθ，其中θ为极角度，a为起点到极坐标的距离，b为螺旋线每增加单位角度半径坐标r随之对应增加的数值。

作为优选方案，所述计算所述螺旋线的每个点对应所述灰度图像的点的灰度值所属区间的描绘次数，包括：

当所述灰度图像中绘画对象的点位于所述螺旋线上，则根据该点的灰度值区间对应的描绘次数设定螺旋线对应的点的描绘次数；

当所述灰度图像中绘画对象的点位于螺旋线之间，则对该点和与该点相邻的螺旋线分别作水平垂直切线，得到与该点相邻螺旋线上对应的相交点，根据就近原则判断该点所属螺旋线，再根据该点的灰度值区间对应的描述次数设定螺旋线对应点的描绘次数；

当所述螺旋线同一个点对应了所述灰度图像中绘画对象的多个点，则以多个点中最高的描绘次数来设定螺旋线对应点的描绘次数。

作为优选方案，所述采集装置包括带有摄像头的手机、相机、平板电脑或计算机。

本发明实施例还提供了一种智能素描绘画装置，包括：

采集模块，用于获取绘画对象的图像；

灰度处理模块，用于通过算法对所述绘画对象图像进行灰度处理，得到灰度图像；

螺旋构建模块，用于以所述灰度图像的中心为螺旋结构绘画的起点，通过极坐标方程向外逐圈旋绕建立螺旋线，直到把所述灰度图像中的各个点包含在内为止；

划分模块，用于将灰度值划分为多个灰度区间，为每个区间设定绘画路径描绘次数；

计算模块，用于计算所述螺旋线的每个点对应所述灰度图像的点的灰度值所属区间的描绘次数；

路径模块，用于将同样绘画次数的相邻点划分为一段，根据所述螺旋线各个点的绘画次数，将所述螺旋线划分成多组绘画路径，得到绘画图像的螺旋结构描绘路径；

绘画模块，用于根据所述螺旋结构描绘路径生成电处理信号，控制机械臂进行绘画。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述任一项所述的智能素描绘画方法。

本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的智能素描绘画方法。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

根据图像的明暗面和所需颜色深浅程度进行绘制，通过对图像进行灰度处理和建立螺旋线，并根据螺旋线上的灰度值设置绘制次数和绘制路径，解决现有技术中的绘画机器人直接识别图像线条进行绘画的技术问题，实现增加机械素描的真实感，增强绘画效果。

附图说明

图1：为本发明实施例中的方法步骤流程示意图；

图2：为本发明实施例中的螺旋线构建示意图；

图3：为本发明实施例中的机械素描绘画效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，本发明优选实施例提供了一种智能素描绘画方法，包括：

s1，通过采集装置获取绘画对象的图像；

作为优选方案，在所述通过采集装置获取绘画对象的图像之前，还包括：在所述绘画对象上方设置发光源，以使获取的图像更清晰。

s2，通过算法对所述绘画对象图像进行灰度处理，得到灰度图像；

作为优选方案，所述进行灰度处理的算法为加权平均法公式。

作为优选方案，所述加权平均法公式具体为：f(i,j)＝0.30r(i,j)+0.59g(i,j)+0.11b(i,j)，其中i、j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即：第i行，第j列。

s3，以所述灰度图像的中心为螺旋结构绘画的起点，通过极坐标方程向外逐圈旋绕建立螺旋线，直到把所述灰度图像中的各个点包含在内为止；

作为优选方案，所述极坐标方程为阿基米德螺线的极坐标方程式：r＝a+bθ，其中θ为极角度，a为起点到极坐标的距离，b为螺旋线每增加单位角度半径坐标r随之对应增加的数值。

s4，将灰度值划分为多个灰度区间，为每个区间设定绘画路径描绘次数；

s5，计算所述螺旋线的每个点对应所述灰度图像的点的灰度值所属区间的描绘次数；

作为优选方案，所述计算所述螺旋线的每个点对应所述灰度图像的点的灰度值所属区间的描绘次数，包括：

当所述灰度图像中绘画对象的点位于所述螺旋线上，则根据该点的灰度值区间对应的描绘次数设定螺旋线对应的点的描绘次数；

当所述灰度图像中绘画对象的点位于螺旋线之间，则对该点和与该点相邻的螺旋线分别作水平垂直切线，得到与该点相邻螺旋线上对应的相交点，根据就近原则判断该点所属螺旋线，再根据该点的灰度值区间对应的描述次数设定螺旋线对应点的描绘次数；

当所述螺旋线同一个点对应了所述灰度图像中绘画对象的多个点，则以多个点中最高的描绘次数来设定螺旋线对应点的描绘次数。

s6，将同样绘画次数的相邻点划分为一段，根据所述螺旋线各个点的绘画次数，将所述螺旋线划分成多组绘画路径，得到绘画图像的螺旋结构描绘路径；

s7，根据所述螺旋结构描绘路径生成电处理信号，控制机械臂进行绘画。

应当理解的是，以上实施例中所述采集装置包括带有摄像头的手机、相机、平板电脑或计算机。

下面结合具体的实施例，对本发明进行详细说明。

步骤1、在绘画对象上方45度位置打光，调整合适的灯光使得绘画对象呈现出层次丰富、较立体的明暗关系，通过手机、数码相机或摄像头等拍摄设备对绘画对象拍照，获得绘画对象的绘画图像。

步骤2、利用加权平均法公式对绘画图像进行灰度处理，得到绘画图像的灰度图。

灰度处理加权平均法公式：其中，i、j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即：第i行，第j列。根据上述公式，计算各图像每个像素点的灰度值，取值范围是0-255，使图像都呈现黑白灰状态。

步骤3、以图像的中心为螺旋结构绘画的起点，根据阿基米德螺线的极坐标方程式：r＝a+bθ，逆时针方向向外逐圈旋绕建立螺旋线，直到把绘画图像灰度图中的各个点包含在内为止。根据实际绘画时的画布大小和图像中的对象内容来设定方程式中的各个参数。当极角θ＝0时，a为起点到极坐标原点的距离。b为螺旋线每增加单位角度半径坐标r随之对应增加的数值，通过设定参数b的值来控制相邻两条曲线之间的距离，通过设定参数a的值来旋转螺线。

步骤4、预先将0～255的灰度值划分为多个灰度区间，为每个区间设定绘画路径描绘次数。例如，将0～255的灰度值以50为一段划分为5个区间：0～50，51～100，101～150，151～200，201～255；将0～50区间设置为描绘9次，51～100区间设置为描绘7次，101～150区间设置为描绘5次，151～200区间设置为描绘3次，201～255区间设置为描绘1次。

步骤5、从起点开始，将螺旋线的每个点对应灰度图的点的灰度值所属区间计算描绘次数，默认设定螺旋线的描绘次数为1次；如果灰度图中绘画对象的点位于螺旋线上，则根据该点的灰度值区间对应的描绘次数设定螺旋线对应的点的描绘次数；如果灰度图中绘画对象的点位于螺旋线之间，则对该点和与该点相邻的螺旋线分别作水平垂直切线，得到与该点相邻螺旋线上对应的相交点，根据就近原则判断该点所属螺旋线，再根据该点的灰度值区间对应的描述次数设定螺旋线对应点的描绘次数；如果螺旋线同一个点对应了灰度图中绘画对象的多个点，则以多个点中最高的描绘次数来设定螺旋线对应点的描绘次数。螺旋线本身的描绘1次不叠加计算。

参照图2：a、b、c是绘画图像灰度图中的绘画对象的点，其中，a、c位于螺旋线之间，b位于螺旋线上；a，b是对a点和与a点相邻的螺旋线分别作水平垂直切线得到的相交点；b，c是对c点和与c点相邻的螺旋线分别作水平垂直切线得到的相交点；根据就近原则，a点、c点都属于b所在的螺旋线上。

计算描绘次数时，根据a、b、c点的灰度值对应预设灰度区间分别计算出a、b、c的绘画路径描绘次数。例如，a的灰度值为35，对应0～50的区间为描绘9次；b的灰度值为70，对应51～100区间为描绘7次；c的灰度值为220，对应201～255区间为描绘1次，则设定螺旋线对应点描绘次数时，b点描绘7次，b点描绘9次。

步骤6、从起点开始，将同样绘画次数的相邻点划分为一段，根据螺旋式各个点的绘画次数，将螺旋线划分成多组绘画路径，得到绘画图像的螺旋结构描绘路径。

步骤7、根据螺旋结构描绘路径生成电处理信号，控制机械臂进行绘画，得到机械素描图如图3所示。

相对应地，本发明实施例还提供了一种智能素描绘画装置，包括：

采集模块，用于获取绘画对象的图像；

灰度处理模块，用于通过算法对所述绘画对象图像进行灰度处理，得到灰度图像；

螺旋构建模块，用于以所述灰度图像的中心为螺旋结构绘画的起点，通过极坐标方程向外逐圈旋绕建立螺旋线，直到把所述灰度图像中的各个点包含在内为止；

划分模块，用于将灰度值划分为多个灰度区间，为每个区间设定绘画路径描绘次数；

计算模块，用于计算所述螺旋线的每个点对应所述灰度图像的点的灰度值所属区间的描绘次数；

路径模块，用于将同样绘画次数的相邻点划分为一段，根据所述螺旋线各个点的绘画次数，将所述螺旋线划分成多组绘画路径，得到绘画图像的螺旋结构描绘路径；

绘画模块，用于根据所述螺旋结构描绘路径生成电处理信号，控制机械臂进行绘画。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述任一实施例所述的智能素描绘画方法。

本发明实施例还提供了一种终端设备，所述终端设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的智能素描绘画方法。

优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。

所述处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。

所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)、安全数字(securedigital，sd)卡和闪存卡(flashcard)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。

需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。

综上所述，本发明提供了一种智能素描绘画方法，根据图像的明暗面和所需颜色深浅程度进行绘制，通过对图像进行灰度处理和建立螺旋线，并根据螺旋线上的灰度值设置绘制次数和绘制路径，解决现有技术中的绘画机器人直接识别图像线条进行绘画的技术问题，实现增加机械素描的真实感，增强绘画效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。