СПОСОБ ЦИФРОВОГО ЦВЕТОГРАФИЧЕСКОГО ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТАЙЛ-ИЗОБРАЖЕНИЙ
METHOD FOR DIGITAL COLOUR-GRAPHIC GENERATION OF TILE-IMAGES

Изобретение относится к области компьютерной графики, а именно к цифровой обработке массива изображений для генерации и редактирования тайл-изображений (плитка, мозаика) по цветовым характеристикам без нарушения размеров, пропорций и взаимного расположения элементов каждого изображения.
Целевое изображение разбивается на ячейки, каждая из которых анализируется и вместо него вставляется наиболее подходящее изображение из массива тайлов исходных изображений.
Наиболее сложной проблемой при создании тайл-изображений является цветографическое систематизирование исходных изображений по цветовым характеристикам образа целевого изображения. Эта проблема усугубляется ограничениями, налагаемыми как используемыми методами сопоставления цветовых характеристик, так и распространенным применением квадратной формы ячеек для исходных изображений вспомогательных технологических сеток, покрывающих целевое изображение.
Известен способ цифрового цветографического генерирования тайл-изображений, заключающийся в том, что на сервер загружают целевое изображение и на него накладывают координатную сетку, ячейки которой образуют массив тайлов, перед этим комплектуют базу данных исходных изображений для заполнения ячеек, затем их сортируют и размещают в ячейки координатной сетки в соответствии с цветографическими характеристиками целевого изображения, генерируют тайл-изображение и преобразуют его в цифровой вид с возможностью передачи электронными средствами и печати на принтере (патент США US6137498, МПК G06T 11/60, 2000 г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому принято за прототип.
Недостатком прототипа являются невысокое качество окончательного тайл-изображения и ограниченные возможности вследствие использования исходных тайлов, имеющих только квадратную форму.
В патенте США используется метод минимизации среднеквадратичного отклонения тайла от исходного изображения по трем цветовым каналам с общепринятым обозначением R (red - красный), G (green - зеленый), В (blue - синий).
Алгоритм из патента США ищет похожее по цвету исходное изображение и использует его для генерации тайл-фотографии.
Как и во всех программах, генерирующих тайл-фотографии, загружаемая фотография разбивается на квадратную сетку. При этом, вставляя в эту сетку другие фотографии, которые не обязательно квадратные, приходится их либо обрезать, либо непропорционально сжимать. Тем самым теряется качество.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении качества тайл-изображений и расширении функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается за счет того, что алгоритм использования заявленного технического решения использует метод поиска точного соответствия по всем трем каналам R-G-B, т.е. тайл-изображение получается визуально более качественным.
Возможности использования заявленного технического решения расширяются и за счет его использования в случае, если нет точного соответствия. Тогда берется похожее исходное изображение и немного изменяется его цветовая палитра так, что она становится подходящей для данного места в тайл-изображении. Т.е. при одинаковом массиве исходных тайл-изображений заявленная система генерирует тайл-изображения более высокого качества.
Функциональные возможности средств реализации способа цифрового цветографического генерирования тайл-изображений также расширяются за счет того, что используется нефиксированная сетка, а она может подстраиваться под размеры исходных фотографий, причем исходные фотографии не искажаются.
Кроме того, данное изобретение позволяет решить еще две задачи: генерировать тайл-фотографии, составленные из изображений разной тематики, используя классификаторы и быстро и точно сопоставлять исходные изображения и элементы целевого изображения за счет предварительно просчитанных средних цветов изображений.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь изобретения с указанным техническим результатом.
Способ цифрового цветографического генерирования тайл-изображений, заключающийся в том, что на сервер загружают целевое изображение и на него накладывают координатную сетку, ячейки которой образуют массив тайлов, перед этим комплектуют базу данных исходных изображений для заполнения ячеек, затем их сортируют и размещают в ячейки координатной сетки в соответствии с цветографическими характеристиками целевого изображения, генерируют тайл-изображение и преобразуют его в цифровой вид с возможностью передачи электронными средствами и печати на принтере. В процессе комплектации базы данных осуществляют разделение массива тайлов по тематике целевого изображения посредством классификатора, размещенного в базе данных, затем используют статическую и динамическую координационные сетки, так что статическая сетка разбивает исходное изображение на элементы фиксированных размеров, а динамическая сетка разбивает целевое изображение на элементы в процессе генерации тайл-изображения. Динамическая сетка имеет возможность изменения размеров ячеек в зависимости от размеров исходных изображений с возможностью сохранения их параметров при непропорциональном растяжении или сужении ячеек, вычисляют средний цвет тайла целевого изображения, затем подбирают исходное изображение по сумме модулей отклонений по всем трем цветовым каналам RGB. Сопоставление изображений осуществляют на генерирующем компьютере до получения точного соответствия среднего цвета участка целевого изображения со средним цветом исходного изображения или выбирается то изображение, которое имеет минимальное значение суммы модулей разности средних цветов тайла и соответствующего исходного изображения при отсутствии точного совпадения цветов, затем это исходное изображение корректируется путем пропорционального изменения значения цветов на изображении так, что его среднее значение становится равным среднему значению цвета тайла на целевом изображении, затем каждое исходное изображение масштабируют до заданных размеров и вставляют его на соответствующую позицию изготовляемого тайл-изображения. В качестве целевого изображения используют фотографии, картины или художественно-графические произведения. В качестве исходных изображений используют фотографии, тексты или буквенно-цифровые или шрифтовые комбинации.
Указанная статическая координатная сетка разбивается на участки в виде квадратов, прямоугольников, треугольников или шестиугольников.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема системы; на фиг.2 - тайл-изображение; на фиг.3 - сетка на целевом изображении треугольными ячейками; на фиг.4 - сетка на целевом изображении со смещенными прямоугольными, треугольными ячейками; на фиг.5 - сетка на целевом изображении с прямоугольными ячейками.
Способ цифрового цветографического генерирования тайл-изображений 1 (фиг.2) реализуется следующим образом. На сервер 2 (фиг.1) подается целевое изображение 1, база данных 10, снабженная классификатором 11, используется для разделения массива тайлов 16 (фиг.6) по тематике целевого изображения, На целевое изображение 3 накладываются статическая 4 и динамическая 6 сетки, при этом статическая 4 сетка выполнена с возможностью разделения исходного изображения на элементы фиксированных размеров, а динамическая 6 сетка имеет возможность разделения целевого изображения 3 на элементы в процессе генерации тайл-изображения с изменением размеров ячеек в зависимости от размеров исходных изображений с сохранением параметров последних при непропорциональном растяжении или сужении ячеек. Средством цветовой обработки, объединенным со средством цветографического генерирования массива тайлов за счет выбора цвета каждого тайла, осуществляется его подгонка под нужное цветовое отображение с использованием генерирующего компьютера 7 и средства преобразования массива тайлов в электронный вид 8. В качестве изображений могут использоваться фотографии, картины, шрифтовые и текстовые изображения 13.
Форма ячеек 17 сеток может быть различной: квадратной (фиг.5), прямоугольной (фиг.4), треугольной (фиг.3) и т.п.
Используя систему, загружают на сервер 2 целевую фотографию как в браузере, так и используя специальные протоколы, реализованные в системе. На сервере 2 хранится база данных 10 исходных изображений, собранная на этапе подготовки сервера 2 к работе. Целевая фотография ставится в очередь на генерацию тайл-фотографии на одном из генерирующих компьютеров 7. Генерирующий компьютер 7, используя заданный алгоритм, производит тайл-изображение и передает его на печать на принтер 14 или выкладывает для просмотра/скачивания в электронном виде 8.
База данных 10 исходных изображений имеет своеобразную структуру, основным элементом которой является классификатор 11, позволяющий определять тематику исходного изображения. Для каждого исходного изображения заранее просчитывается средний цвет по всем цветовым каналам и хранится в отдельном поле 12 базы данных 10. Каждая исходная фотография масштабируется предварительно и приводится к размерам, приблизительно равным размерам изображений, используемых непосредственно при составлении мозаики.
На целевое изображение накладывается статическая 4 и динамическая 6 сетки, ячейки которой образуют массив тайлов 5, которые будут использоваться в итерациях основного тела алгоритма. Статическая 4 сетка разбивает исходное изображение на частицы фиксированных размеров. Динамическая 6 разбивает целевое изображение на частицы в процессе генерации тайл-изображения. Размеры ячеек динамической сетки могут легко меняться, подстраиваясь под размеры исходных фотографий, таким образом, качество исходных фотографии не теряется при непропорциональном растягивании, сужении.
Цикл по всем тайлам выполняется до тех пор, пока все тайлы не будут обработаны и не будет сгенерирована тайл-фотография. Когда все тайлы закончились, тайл-фотография готова и может быть использована для отображения, скачивания, печати.
На очередной итерации цикла извлекается следующий тайл из массива тайлов 5, вычисляется средний цвет этого тайла по трем цветовым каналам R-G-В. В итоге получается усредненное значение 12 цвета для выбранного тайла.
После этого необходимо при помощи запроса к базе данных 10 извлечь из нее исходное изображение, которое имеет такой же в точности средний цвет или ближайших (ближайший цвет вычисляется при помощи оценки суммы модулей отклонений по всем трем цветовым каналам).
Если найдено точное совпадение по среднему цвету, то масштабируется исходное изображение до заданных размеров и размещается на соответствующей позиции производимого тайл-изображения.
Если точное совпадение не найдено, то алгоритм использует ближайшее по среднему цвету исходное изображение и корректирует его, пропорционально изменяя значения цветов на изображении так, что его среднее значение становится равным среднему значению цвета тайла. Тем самым получается точное совпадение, что гарантирует максимально хорошее для визуального восприятия качество уменьшенной тайл-фотографии.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения. Т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть осуществлено промышленным способом и использовано для повышения качества тайл-изображений и расширения функциональных возможностей системы путем использования координатных сеток с ячейками различной формы и компьютерного подбора цвета сопоставляемых элементов по усредненным параметрам, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.
Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в патенте США US 6137498, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения. Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное техническое решение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение может бы получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Использование заявленного способа осуществляется следующим образом. На сервер загружают целевое изображение и на него накладывают координатную сетку, ячейки которой образуют массив тайлов, перед этим комплектуют базу данных исходных изображений для заполнения ячеек, затем их сортируют и размещают в ячейки координатной сетки в соответствии с цветографическими характеристиками целевого изображения, генерируют тайл-изображение и преобразуют его в цифровой вид с возможностью передачи электронными средствами и печати на принтере.
В процессе комплектации базы данных осуществляют разделение массива тайлов 16 (фиг.6) по тематике целевого изображения посредством классификатора 11 (фиг.1), размещенного в базе данных 10, затем используют статическую 4 и динамическую 6 координационные сетки, так что статическая сетка разбивает исходное изображение на элементы фиксированных размеров, а динамическая сетка разбивает целевое изображение на элементы в процессе генерации тайл-изображения.
Динамическая 6 сетка имеет возможность изменения размеров ячеек в зависимости от размеров исходных изображений с возможностью сохранения их параметров при непропорциональном растяжении или сужении ячеек. В процессе коллерования фотографий массива тайлов под заданный конечный образ тайл-изображения вычисляют средний цвет тайла целевого изображения. Затем подбирают исходное изображение по сумме модулей отклонений по всем трем цветовым каналам R-G-B, причем сопоставление изображений осуществляют на генерирующем компьютере до получения точного соответствия среднего цвета участка целевого изображения со средним цветом исходного изображения, или выбирается то изображение, которое имеет минимальное значение суммы модулей разности средних цветов тайла и соответствующего исходного изображения при отсутствии точного совпадения цветов. Затем это исходное изображение корректируется путем пропорционального изменения значения цветов на изображении так, что его среднее значение становится равным среднему значению цвета тайла на целевом изображении. Затем каждое исходное изображение масштабируют до заданных размеров и вставляют его на соответствующую позицию изготовляемого тайл-изображения.
Использование способа цифрового цветографического генерирования тайл-изображений дает возможность повысить их качество и расширить функциональные возможности путем использования метода поиска точного соответствия цвета по всем трем каналам R-G-B и максимально приближенного к заданному цвету в случае, если нет точного соответствия, а также за счет работы системы с сеткой, которая может меняться, подстраиваясь под размеры исходных фотографий без искажения последних.
Предложенная в способе технология создает изображения, обладающие значительной художественной ценностью. При целевом использовании технология может быть успешно применена для создания различных художественно-графических объектов для разлекательных целей методом цифрового цветографического генерирования тайл-изображений.