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专利号: 202410487020X
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种地形图风格自动迁移的方法,其特征在于,包括如下步骤:

对于一幅给定的参考图,使用K均值聚类算法提取出W个显著颜色,根据自组织映射神经网络SOM算法将提取的颜色组织成一个分层的颜色网格;

使用层次聚类算法分割主色识别的颜色网格,获得颜色网格的主色,一幅图像的颜色分布被量化为N种主色;

构建量化表达的地形图制图规则,包括高程连续性、大气透视、习惯用色规则,其中高程连续性规则通过亮度和饱和度的拟合度来衡量分层设色配色的连续变化性,大气透视规则根据颜色对比度随距离的增加而下降被定义为色差的单调性,习惯用色规则被量化为与指定高程带标准颜色的偏移程度,根据三项规则的得分乘积确定地形关注点的得分模型Fs(C);

根据分层设色配色与图像主色的一致性,同时考虑颜色的占比,获得图像与地形可视化之间的颜色相似度,根据颜色相似度与颜色调和度确定美感关注点的得分模型Fa(C);

根据地形关注点的得分模型Fs(C)、美感关注点的得分模型Fa(C),将颜色迁移问题定义为一个双目标的优化问题,该问题目标是使Fs(C)和Fa(C)都最大化,并采用启发式搜索方法来求解问题,根据求解结果对输入地图进行颜色替换,获得最终的地貌晕渲地图。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据自组织映射神经网络SOM算法将提取的颜色组织成一个分层的颜色网格包括:SOM算法先初始化一个具有w×w个节点的颜色网格,w×w=W,然后依次遍历图像的显著颜色,根据节点在CIELab颜色空间中与显著颜色的色距,不断迭代调整节点权重,采用赢家通吃的策略来更新权重,即一个节点的权重被分配给最接近输入颜色的颜色值,得到一个规则化的w×w的颜色网格,其中每个网格单元的所有颜色节点权重都来自显著颜色。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,使用层次聚类算法来分割主色识别的颜色网格,获得颜色网格的主色包括:采用JNCD颜色距离基于给定JNCD阈值进行自下而上的层次聚类,所需颜色类别的数量根据地形图所需颜色的色相类别确定,如果根据层次聚类的簇集个数多于所需颜色类别的数量达到指定幅度,则使用2倍的JNCD阈值对区域进行再次聚类,通过不断增加的聚类阈值继续进行聚类,直到获得目标数量的主色。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,高程连续性规则中,分层设色配色的连续变化性定义为:,

其中,fg(C)表示分层设色配色C的连续变化性,C = (c1 , c2 ,  ..., cn),ci 是第i个高程带的颜色,n是C中的颜色数量, 是k度多项式的拟合度, 是多项式拟合的系数,fL(t)是亮度变化的校正函数,t是校正系数,所有的颜色计算都在CIELab颜色空间下进行的,L是CIELab色空间下的亮度分量, 是C的CIELab色空间下的色浓度,k是1、2或3,分别代表单色、双色和多色,当t=1时,fL(t)代表“高程越高,颜色越暗”的原则,反之,当t=‑

1时为“高程越高,颜色越亮”原则。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,大气透视规则中,色差的单调性定义为:,

其中fap(C)表示色差的单调性, 是CIELab空间中两种颜色之间的欧式距离,C  = (c1 , c2 , ..., cn),ci 是第i个高程带的颜色,n是C中的颜色数量。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,习惯用色规则中,偏移程度定义为:,

所有分层设色C的遵循习惯用色的得分表示为:

其中,C = (c1  , c2  , ..., cn),ci 是第i个高程带的颜色, 是第i个高程带的习惯颜色,γ是遵循习惯用色原则的颜色距离阈值, 是CIELab空间中两种颜色之间的欧式距离。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,图像与地形可视化之间的颜色相似度定义为:,

其中 是参考图中第i种主色的比例, 是第i种主色在分层设色配色中的加权比例;j是参考图中属于第i种主色的第j种颜色, 是其比例;α是颜色距离阈值,是参考图上的第i种主色, 是结果地形图上属于第i种主色的第j个颜色;

美感关注点的得分模型Fa(C)的计算公式如下:

为对分层设色的颜色调和度的评分。

8.一种地形图风格自动迁移系统,其特征在于,包括:

颜色网格构建模块,对于一幅给定的参考图,使用K均值聚类算法提取出W个显著颜色,根据自组织映射神经网络SOM算法将提取的颜色组织成一个分层的颜色网格;

主色识别模块,使用层次聚类算法来分割主色识别的颜色网格,获得颜色网格的主色,一幅图像的颜色分布被量化为N种主色;

地图质量模型构建模块,构建量化表达的地形图制图规则,包括高程连续性、大气透视、习惯用色规则,其中高程连续性规则通过亮度和饱和度的拟合度来衡量分层设色配色的连续变化性,大气透视规则根据颜色对比度随距离的增加而下降被定义为色差的单调性,习惯用色规则被量化为与指定高程带标准颜色的偏移程度,根据三项规则的得分乘积确定地形关注点的得分模型Fs(C);

地图美学模型构建模块,根据分层设色配色与图像主色的一致性,同时考虑颜色的占比,获得图像与地形可视化之间的颜色相似度,根据颜色相似度与颜色调和度确定美感关注点的得分模型Fa(C);

迁移问题建立和求解模块,根据地形关注点的得分模型Fs(C)、美感关注点的得分模型Fa(C),将颜色迁移问题定义为一个双目标的优化问题,并采用启发式搜索方法来求解问题,根据求解结果对输入地图进行颜色替换,获得最终的地貌晕渲地图。

9.一种计算机设备,其特征在于,包括:

一个或多个处理器;

存储器;以及

一个或多个程序,其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中,并且被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1‑7中任一项所述的地形图风格自动迁移的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑7中任一项所述的地形图风格自动迁移的方法的步骤。