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专利号: 2020100582116
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于深度学习与数字图像处理的数字扎染图案生成方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,构建ICI‑ACDCGAN网络;

步骤2,对ICI‑ACDCGAN网络进行训练,得到训练好的生成网络ICI‑ACDCGAN;

步骤3,输入图形框架图;

步骤4,利用训练好的生成网络ICI‑ACDCGAN生成花形图和背景图,基于校色与关键区域拼贴对图形框架图进行处理,输出图形框架图为生成扎染图;

步骤1中ICI‑ACDCGAN网络包括生成网络G和判别网络D,生成网络G用于根据输入随机噪声生成模拟图片,判别网络D用于判断生成模拟图片是否为真实的,并输出图为真的概率和图片类别;

步骤1中,所述生成网络G有5层,输入100维随机向量和m维的类标签向量,m是网络能生成的图形类数,生成网络G第一层是全连接层,大小4×4×1024;第二层反卷积层中卷积核大小为5×5输出512维大小为8×8的特征映射,步长strides为2;第三层反卷积层中卷积核大小为5×5输出256维大小为16×16的特征映射,步长strides为2;第四层反卷积层中卷积核大小为5×5输出128维大小为32×32的特征映射,步长strides为2;第五层反卷积层中卷积核大小为5×5输出3维大小为64×64的特征映射,步长strides为2;

步骤1中,所述判别网络D有6层,其输入是生成网络G输出的三通道RGB图像大小为64×

64矩阵,判别网络D的第一层卷积层中卷积核大小为5×5输出64维大小为32×32的特征映射,strides为2;第二层卷积层中卷积核大小为5×5输出128维大小为16×16的特征映射,strides为2;第三层卷积层中卷积核大小为5×5输出256维大小为8×8的特征映射,strides为2;第四层卷积层中卷积核大小为5×5输出512维大小为4×4的特征映射,strides为2;第五层卷积层中卷积核大小为3×3输出1024维大小为4×4的特征映射,然后判别网络D分支成两个同级输出层:一个连接大小为1024全连接层,输出图为真的概率;另一个连接集成分类网络,所述集成分类网络包括k个并行同结构子网分类器,子网分类器连接两个1024和512大小全连接层,输出m个类别Softmax概率估计,最后将m个类别判断送入投票器,投票器判断得票最多的类为生成图片类别;

步骤2包括:

步骤2‑1,采集扎染花形图、背景图组成数据集Z,按比例λ随机抽取数据集Z中一部分样本组成k个新数据集,定义训练目标函数:Ls=E[lnP(S=real|Xreal)]+E[lnP(S=fake|Xfake)]其中,LS表示正确图像源的对数似然, 表示第i个子网分类器正确类别的对数似然,i=1,2…k,判别网络D训练的目标是最大 生成网络G训练的目标是最大 E()指期望值,P(S=real|Xreal)表示判别网络D判断真实图像为真real的概率;

P(S=fake|Xreal)表示判别网络D判断生成网络G生成的图像为假fake的概率,i i iP(C=c|Xreal)表示判别网络D的第i个子网分类器对真实图像分类是否正确的概率,Pi(C =c|Xfake)表示判别网络D的第i个子网分类器对生成图像分类是否正确的概率,Xreal、iXfake分别是真实图和生成图,c是类别标记,C是第i个子网分类器输出;

步骤2‑2,训练k次ICI‑ACDCGAN网络,i=1,2…k,每次用第i个新的数据集训练整个网络和第i个子网分类器,同时固定其余k‑1个子网分类器两个1024和512大小全连接层的参数;

步骤4包括:

步骤4‑1,获取图形框架图宽高值W和H,使用区域连通算法提取出图形框架图中所有圆,记录下圆个数n,圆最小相邻间隔距离t,第i个圆中心坐标(xi,yi),i=1,2,…n,将所有圆设置为白色,图形框架图区域称为画布图像;

步骤4‑2,设置每个ICI‑ACDCGAN网络生成方形扎染小图案边长len=Rnd()/3+2/3,Rnd()为0‑1间的随机数;

步骤4‑3,将图形框架图均分成p=ROUNDUP(W/len)×ROUNDUP(H/len)个区域,ROUNDUP()为小数向上取整函数;用训练好的ICI‑ACDCGAN网络生成p个背景图,背景图大小缩放至len×len,进行校色操作:步骤4‑4,校色后,遍历图形框架图中p个区域,分别将p个校色后背景图复制到p个区域;在RGB三通道采用大小为5*5的滤波窗口进行中值滤波消除相邻图像边缘线;

步骤4‑5,用训练好的ICI‑ACDCGAN网络生成n个RGB扎染花形图,花形图大小缩放至len×len;

步骤4‑6,对扎染花形图做校色处理,剔除花形图案的蓝底部分,通过关键区域拼贴算法解决花形校色及与背景融合的问题;

步骤4‑7,输出图形框架图为生成扎染图案。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤4‑3中,所述校色操作包括:计算所有背景图RGB三通道均值,再单独计算每个背景图RGB均值,选择单图RGB均值与所有背景图RGB三通道欧氏均值距离最近者为参考图像,其它背景图为待校色图像,颜色按下式计算调整:PDiff=Pr_mean‑Pd_mean,

P′=Pd+PDiff×ρ,

式中,P表示框架图RGB三通道分量,Pr_mean表示参考图像RGB三个通道的平均亮度值;

Pd_mean表示待校色图像RGB三个通道的平均亮度值;PDiff表示待校色图像与参考图像RGB三个通道平均亮度差值;ρ表示待校色图像三个通道的亮度调节因子;Pd表示待校色图像中一像素点RGB三个通道的当前亮度值;Pmax和Pmin分别是待校色图像RGB三个通道的最大值和最小值;P′表示待校色图像中一像素点RGB三个通道校正后的亮度值。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤4‑6包括:所述通过关键区域拼贴算法解决花形校色及与背景融合的问题,包括:基于Otsu分割算法分别提取出n个RGB扎染花形图的体现花形特征的白色花形区域,对n个白色花形区域按步骤4‑3的方法进行校色处理,将校色后每个白色花形区域直接复制到画布坐标(xi,yi)处替换相同区域背景色,最后在画布图像RGB三通道采用大小为3*3的滤波窗口进行均值滤波,消除关键区域与背景间边缘影响。