专利名称：绘制具大量相似构图的图像建构系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种图像建构系统及其方法，特别是涉及一种通过对象的模拟法则和迭代复制原理以绘制出复杂的大量相似构图的图像建构系统及其方法。
背景技术：
过去在绘制复杂的构图，多使用手工逐笔绘制，或是通过各式各样的绘图软件绘制，如AutoCAD、Flash、PhotoShop、Illustrator、CorelDraw等等，上述绘图软件各具有特殊的绘图特性，因此可以适用在各自的特殊领域。而对于某些特殊且复杂的几何图形，如碎片形(Fractal)等具大量相似构图的布局，若是通过前述绘图软件绘制，则因必须先花费长时间计算出各线段间精确的相对位置、长度、角度等等方能绘制，此外亦可以使用MatLab、Mathematica、GSP(The Geometer’s Sketchpad，动态几何绘图板)以录制建立数学模型或是撰写程序方式来呈现，然而对于不是属于数学或信息专业领域的人士而言，操作的门槛极高，难以运用。
目前碎片形几何(Fractal Geometry)可以为人们提供一个方法来描述、分析大自然中的复杂图案。自然界中的碎片形，如地上的花、草、树木、山、岩、海浪、河流、海岸线，天空中的星、云、闪电、雪花，细菌的成长、晶体的成长、血管的形状等等，都可以用碎片形描述其基本结构。碎片形(Fractals)、浑沌(Chaos)与动态系统(Dynamic)皆具有相当的关联，且碎片形在复杂系统、图形学、基因、信息运用上都扮演相当重要的地位。
一般碎片形的特性主要有以下三项(1)具自我相似性(Self-Similarity)；(2)处处不可微分；以及(3)为非整数维数[J.Hutchinson，Fractals andself-similarity，Indiana Univ.J.Math.30，713-747(1981)]。而所谓自我相似的就是图案的局部结构与整体结构相似，而相似结构包含长、宽、方位及转换(Transformation)的差异，而一般平面几何中线、面、体的维度为都是整数，但碎片形则为非整数维度。
Mandelbrot被公认为碎片形几何之父，虽然在他的前有许多古典数学及数学家提出许多碎片形的案例，如Georg Cantor(1872)，Giuseppe Peano(1890)，David Hilbert(1891)，Helge von Koch(1904)等等，这些结果在当代仅用来呈现几何图形的巧妙及一些数学的基本性质。而Mandelbrot则发展为一个新的几何学，并且将前辈们的碎片形构图与大自然中的形状特质做一关联比较。同时更进一步的发展碎片形的描述语言。近代Chomsky，就是配合ALGOL-60的特性，采用正规语法及BNF(Backus-Naur Form)语法[Smith，A.R.，Plants，Fractals，and Formal Languages，Computer Graphics，18，3，1984，Pages 1-10]来描述碎片形。
公元1968年生物学家Aristid Lindemmayer首先发表述碎片形产生系统L-system[Prusinkiewicz.P，Graphical Applications of L-Systems，Proc.of GraphicsInterface 1986-Vision Interface，1986，Pages 247-253.]，又可称为(平行)覆写系统(Parallel Rewriting Systems)，这是他为了描述植物的型态与生长过程，所发展出来的一套符号语言(Formal language)因此被认为是植物生长的数学理论。
Iterated Function System(迭代函数系统，IFS)为碎片形设计的另一种方法[M.F.Barnsley and S.Demko，Iterated function systems and the globalconstruction of fractals，Proc.Roy.Soc.London A399，243-275(1985)]，它由简单的构图开始，经过几回合的一系列的转换(或称为几何变换)，而每一个转换的建立系由一个机率来评估是否激活。此一运用非常广泛，一些非碎片形的构图亦可使用此一方式设计。
因此，过去的一些研究包含碎片形的特点、碎片形的产生方法、碎片形的度量、碎片形压缩及碎片形的艺术。碎片形的产生过程可以看成是一种自我相似的迭代作用，碎片形设计先要定义成长的规则，依据规则，将新对象平移、缩小放大，旋转，倾斜，安置于特定的位置。碎片形成长的过程需要繁复而大量的计算，不同的碎片形必须运用不同的程序设计、语法或特殊的软件来驱动，一般使用者无法自己设计，因此仍难以普及给大众广泛应用。
纵上所述，由于在习知技术与理论应用在复杂图像绘制与创作的领域中仍具有缺失，因此发明人有鉴于上述习知技术的缺失而发明出本发明出“绘制具大量相似构图的图像建构系统及其方法”，提供一种简易的图像建构技术，利用迭代复制原理，以将简单单纯的基本构图转化为具有大量相似构图的复杂图像。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种绘制具大量相似构图的图像建构系统及其方法，以提升绘制复杂构图的能力，让使用者仅提供基本的构图模型和标的线段，使用手工的方式，就可设计出如碎片形或是其它具大量规则性相似构图的复杂图像，以达到普及化的目的。
本发明的另一目的在于提供一种绘制具大量相似构图的图像建构系统及其方法，其将构图模型直接当作图像产生的规则，先定位出构图模型和基准线的相对关系，再运用迭代复制的原理，在标的线段上复制出具有相同关系的复本，且该复本与该构图模型具有相似、模拟关系，经过多次复制后即可产生为具有大量相似构图的图像。
本发明的又一目的为提供一种图像建构方法，用以绘制一具大量相似构图的复杂图像，其系包含有下列步骤(a)由一使用者输入一构图模型(pattern)、一基准线(base line)和一标的线段于一第一位置、第二位置和一第三位置上，该构图模型、该基准线和该标的线段分别具有一第一、第二、第三尺寸和一第一、第二、第三方位角；(b)提供一分析步骤，依据该构图模型和该基准线的该等位置、尺寸和方位角，分析出该构图模型和该基准线的一相对关系；(c)提供一迭代复制步骤，以该构图模型和该基准线的相对关系基准，根据该标的线段的第二位置、尺寸和方位角，将该构图模型作一第一比例的缩放与移动以产生一第一复本在一第四位置上，致使该第一复本和该标的线段符合该构图模型和该基准线的相对关系；以及(d)显示定位于该第四位置上的该第一复本为一第一图像，供用户查看。
根据上述构想，该构图模型具有至少一第一直线段或是一任意对象，该基准线是一直线，且该标的线段还可以具有多个不同方向、不同尺寸的线段，至于该第一复本因应所述相对关系而具有至少一第二直线段。该相对关系是一位置、尺寸和方位角的相对关系。
根据上述构想，还包含下列步骤(e)检测定位出该至少一第二直线段所在的一至少一第五位置、尺寸和方位角；(f)依照该构图模型与该基准线的相对关系基准，将该至少一第二线段视为一至少一新的标的线段，而根据该第二线段的该第五位置、尺寸、方位角，将该构图模型作一至少一第二比例的缩放移动而生成一至少一第二复本在一至少一第六位置上，致使该第二复本和该二直线段符合该构图模型和该基准线的相对关系；以及(g)显示出定位在该至少一第六位置上的该至少一第二复本为一第二图像并供用户查看。
根据上述构想，该至少一第二直线段是一迭代线，用以在一下次迭代复制时所使用的标的线段，该等位置、尺寸和方位角系通过一检测单元所检测，且该第一复本和该第二复本所使用的构图模型可任意更换。
根据上述构想，还包含一步骤(h)通过重复该步骤(e)和该步骤(f)以前次迭代复制所产生图像中的复数直线为复数个迭代线，经多次迭代复制后以产生不同的图像，其中该步骤(h)中还可依照该使用者的指示，分别设定该等迭代线中的其中任意数量的迭代线是否在该下次迭代复制过程时进行迭代复制或是间隔迭代复制的次数以产生一具有时序落差的图像、或是分别对该等复本或图像进行属性设定以便进阶处理。
根据上述构想，而该属性设定可以是对该等复本或图像进行镜射、翻转等转换(transformation)模式以产生一具有变换相似构图的图像或是色调的调整，该转换模式系利用一线性代数的几何变换计算以产生该具有变换相似构图的图像。
根据上述构想，该第一比例为该构图模型该基准线＝该第一复本该标的线段，且该第四位置与该第三位置的相对关系等同于该第一位置和该第二位置的相对关系。该第二比例是该构图模型该基准线＝该第二复本该第二直线段，而该第一复本和该第二复本中的局部构图与该构图模型相同。
本发明的又一目的为提供一种图像建构系统，用以绘制一具大量相似构图的复杂图案上，其系包含一储存模块；一接口装置，用以供一使用者输入一构图模型、一基准线和一标的线段；一检测单元，因应所述构图模型、基准线和标的线段的输入，用以分别检测、定位出该构图模型、该基准线和该标的线段的相对位置、尺寸、方位角和中心点等定位资料并存于该储存模块中；一分析单元，通过该储存模块以撷取该构图模型和该基准线的相对位置、尺寸、方位角和中心点等定位资料，而分析出该储存模块以撷取该构图模型和该基准线所具有的一相对关系并储存于该储存模块中；以及一计算单元，通过该储存模块以撷取该相对关系以及该标的线段的定位资料，且因应所述标的线段的定位资料而计算出一第一复本的定位资料，以使该第一复本和该标的线段的相对关系符合该构图模型和该基准线的相对关系并将该第一复本显示在该接口装置上。
根据上述构想，该构图模型为至少具有一第一直线段，该第一复本因应所述构图模型的相对关系而具有一第二直线段，该计算单元还可将该第二直线段视为一新的标的线段，通过撷取该第二直线段的相对位置、尺寸、方位角和中心点，因应所述相对关系而产生一第二复本。
根据上述构想，该计算单元还可因应所述使用者的设定，对该第二复本进行该第二复本的线段或对象的属性设定程序，该属性设定是镜射、翻转等转换(transformation)模式模式或是色调调整。
根据上述构想，该第一复本和该第二复本系与该构图模型分别成一模拟关系，该模拟关系该构图模型该基准线＝该第一复本该标的线段＝该第二复本该第二直线段。
根据上述构想，该相对关系是该构图模型和该基准线的两中心点距离、该两中心点联机与基准线的夹角。该标的线段是至少一直线所组成，而基准线是一直线。
本发明的又一目的为提供一种图像建构方法，应用在绘制一具大量相似构图的图像，其系包含有下列步骤提供一模型、一基准线和一标的线段；分析该构图模型和该基准线的相对关系；以及因应所述基准线，以在该标的线段上建立一与该相对关系相同的第一复本，并显示为一第一图像。
根据上述构想，还包含下列步骤将该第一复本的各线段各视为一新的标的线段；以及在该第一复本上的各线段上分别建立一与该相对关系相同的第二复本，并显示为一第二图像。
根据上述构想，还包含下列步骤对该第二复本中的线段与对象进行一镜射、翻转等转换(transformation)或是色调等属性调整以产生一具有变换相似构图的图像，其中该新的标的线段是一迭代线，因此该等迭代线还可依不同设定，分别设定该等迭代线中的其中任意数量的迭代线是否在该下次迭代复制过程时进行迭代复制或是间隔迭代复制的次数以产生一具有时序落差的图像。
本发明的又一目的为提供一种图像建构系统，用以绘制一具大量相似构图的复杂图像上，其至少包含有一接口装置和一系统控制模块，该接口装置用以供使用者输入一构图模型、一基准线和一标的线段以产生一复本，其特征在于该系统控制模块通过对该构图模型和该基准线的定位及分析其相对关系以产生一模拟于该构图模型的第一复本显示于该接口装置上，以使该第一复本和该标的线段的相对关系符合该构图模型和该基准线的相对关系。
根据上述构想，该系统控制模块还可将该复本视为一新的标的线段，以产生一模拟于该构图模型的第二复本显示于该接口装置上，以使该第二复本和该第一复本的相对关系符合该构图模型和该基准线的相对关系，构图模型中的线段还可设定一镜射、翻转等转换(transformation)或是色调等属性调整以对该第二复本进行处理而产生一具有变换相似构图的图像。
本发明的功效与目的，可藉由下列实施方式与结合附图的说明，可以得到更深入的了解。
以下针对本发明较佳实施例的图像建构系统进行描述，但实际的系统配置及所采行的方法并不必须完全符合描述的系统与方法，本领域熟练技术人员在不脱离本发明的实际精神及范围的情况下，能够做出种种变化及修改。
图1是本发明图像建构系统的简要配置架构示意图；图2是应用在本发明图像建构方法的流程示意图；图3(A)和图3(B)系分别说明应用在本发明图像建构系统的操作原理示意图；图4(A)至(E)是本发明图像建构系统的第一较佳实施例，其使用一构图模型、基准线和标的线段而经多次迭代复制所呈现的图像结果；图5(A)至(C)是本发明图像建构系统的第二较佳实施例，其使用与图4相同的构图模型和标的线段，但分别使用不同方位的基准线并经过多次迭代复制所呈现的不同图像结果；图6(A)至(D)是本发明图像建构系统的第三较佳实施例，其为在迭代复制过程中前后使用不同的构图模型所呈现的图像结果；图7(A)至(D)是本发明图像建构系统的第四较佳实施例，其在迭代复制过程中使用一正方形对象以及二线段为构图模型，最后形成一巴斯卡树(Pythagorean trees)的图像结果。
图8(A)至(D)是本发明图像建构系统的第五较佳实施例，其为使用具有多个不同方位线段的标的线段，经过多次迭代复制所呈现的图像结果；图9(A)至(D)是本发明图像建构系统的第六较佳实施例，其为使用图8的基准线和标的线段，但分别使用不同构图模型并经多次迭代复制呈现的不同图像结果；图10(A)至(D)是本发明图像建构系统的第七较佳实施例，其为使用具有多个不同方位线段的标的线段，经过多次迭代复制所呈现的图像结果；图11(A)至(D)是本发明图像建构系统的第八较佳实施例，揭示了在迭代复制过程中有使用时序落差的复本与未使用的复本的图像结果比较；附图标记说明10图像建构系统；11接口装置；12储存模块；13系统控制模块；131检测单元；132分析单元；133计算单元；21输入资料的步骤；22检测定位的步骤；23分析相对关系的步骤；24计算复本位置的步骤；25显示复本的步骤。
具体实施例方式
请参见图1所示的本发明图像建构系统的简要架构示意图。本发明的图像建构系统10应用于绘制一具有大量相似构图的复杂图像，本发明图像建构系统10主要包含有一接口装置11、一储存模块12、一系统控制模块13，其中该接口装置11供使用者输入任何图形或线段资料，而该系统控制模块13即因应所述使用者所输入的数据进行定位、检测、分析、计算等处理程序，并最后在输出一结果显示在该接口装置11中供该使用者查看，至于该储存模块12则是在该系统控制模块13进行上述相关处理程序时，用来供该系统控制模块13储存或提取所处理的部分程序结果，以下将进一步详细说明其架构。
本发明图像建构系统10的实施需先经由该使用者将一构图模型、基准线和标的线段通过该接口装置11而传送至该系统控制模块12进行处理，而该系统控制模块由一检测单元131、一分析单元132和一计算单元133组成，由于该构图模型、基准线和标的线段皆为人工以鼠标点选或输入的线段资料，无论为直线、曲线或是图形对象，需先由该检测单元131检测该使用者所输入的构图模型、基准线和标的线段所在的相对坐标，为单一或多重直线、曲线或图案等，并加以定位出该构图模型、该基准线和该标的线段的相对位置、尺寸、方位角和中心点等等的定位资料，而存于该储存模块12中。
接着，该分析单元132通过该储存模块12以撷取该检测单元131所处理的该构图模型和该基准线的相对位置、尺寸、方位角和中心点等定位资料，而分析出该构图模型和该基准线所具有的相对关系，并储存于该储存模块12中。
该计算单元131则是通过该储存模块12以撷取该分析单元132所处理该构图模型和该基准线的相对关系，以及该检测模块131所检测的该标的线段的相对位置、尺寸、方位角和中心点等的定位资料，其目的是依据该构图模型和该基准线间的相对关系基准，以在该标的线段上建立有相同的相对关系的第一复本的图像，以获得以下的模拟关系 因此该计算模块133即可通过简单的几何学计算而计算出该一第一复本的相对位置、尺寸、方位角和中心点，以使该第一复本和该标的线段的相对关系符合该构图模型和该基准线的相对关系，并将该第一复本的图像显示在该接口装置11中供该使用者查看，至于该标的线段并不会在该接口装置11上显现，以使画面不致过于杂乱。
其中，该相对关系是该构图模型和该基准线的两中心点距离、该两中心点联机与基准线的夹角，而由于是使用几何学的模拟关系作运算，因此该基准线应为一直线，该标的线段至少要包含一直线，方可有效产生与该构图模块相似的图像。
而该构图模型可以为直线、曲线或是合并有图案的对象，所产生的第一复本也会有相同的直线、曲线或是图案的对象。若该构图模型为多个直线，则所产生出的第一复本必然也有多个直线，因此在此情况下，可以将该第一复本中的各个直线段视为一新的标的线段，而曲线和图案对象部分无法继续迭代复制，按照前述的步骤，在该第一复本的各个线段上(需为直线)以迭代复制产生出多个第二复本，持续进行迭代复制则可以此类推产生一极复杂但却又相似于该构图模块的图像，而前述可以被当成下次迭代复制的标的线段的各个线段可以称的为迭代线。而该第二复本与该迭代线间所具有模拟关系也如同前述为 而除了依照前述迭代复制过程以多次迭代复制以产生大量具相似构图的图像，进一步地，还可以对产生的图像或复本进行属性设定以让该计算模块133进行进阶处理，该属性设定可以是对所产生的复本或图像进行镜射、翻转等转换(transformation)模式或是色调的转变。而所谓的转换模式就是利用几何学上常用的几何变换计算方式以将上述相同比例的模拟关系转换成一个不等比或对称的模拟关系而产生具变换(transformation)的相似图像，由于该几何变换技术原理在一般几何数学演算、图形学上经常使用，本发明系利用此技术应用在进阶的图像设计建构领域中，因此不在此处进行详细的理论探讨。
此外，由于所迭代复制产生出的复本中的直线段分别可作为下次迭代复制的标的线段(即迭代线)，因此我们可进一步对这些迭代线进行进阶设定，由使用者去控管这些迭代线中的某些特定数量的迭代线是否要在下次迭代复制过程中进行迭代复制，或是设定某些特定迭代线是每隔几次迭代复制才进行迭代复制，最后即可产生一具有时序落差的图像，如此还可以增加最后图像的可变化性，提升使用者的可创作性。
请参阅图2所示的本发明图像建构方法的流程示意图。如同前面所述，步骤21为由使用者输入所欲构图的构图模型、基准线和标的线段，此部份可通过一般文字处理系统的绘图方式绘制，如选取快取图案并稍作修改或是直接以鼠标拉线段。步骤22则为由本发明系统检测、定位出该构图模型、该基准线和该标的线段的相对位置、方位角和中心点等定位资料。步骤23则为分析该构图模型和该基准线的定位资料以产生一相对关系。步骤24为利用步骤22的标的线段的定位资料与步骤23分析出的该构图模型和该基准线的相对关系以计算出该标的线段的各线段所对应的各复本的定位资料。最后，步骤25依照所计算出的复本定位数据产生复本图像供使用者查看。
图3(A)和图3(B)描述了应用在本发明图像建构系统的操作原理示意图。根据前面论述，本发明原理是利用简单的几何学模拟法则并通过迭代复制而产生复本，而就基础的几何学可得知一个对象安置于定位必须知道几个信息(1)对象的中心点；(2)对象的宽度及长度；以及(3)对象的方位角。而本发明的迭代复制原理是以基准线与模型的间的相对关系为基础，预计在标的线段上建立一相同关系的复本。其中已知信息包含以基准线与模型的间的相对关系，标的线段的长度及方位，我们可以计算得到复本的中心点、长度、宽度以及方位角。
请参阅图3(A)，图中左侧图标是使用者最初输入的构图模型和基准线，因此我们可以分别取得基准线和构图模型的相关资料。
其中基准线两端点的坐标位置为(xa，ya)和(xb，yb)，因此可以计算出该基准线中心点位置为(xc，yc)＝((xa+xb)/2，(ya+yb)/2)，接着计算其方位角θ，并可计算出基准线的线段长度为r＝sort((xa-xb)^2，(ya-yb)^2)。而构图模型的中心点坐标位置为(x0，y0)，构图模型的宽及高度为(w0，h0)，其方位角为α，因此可以计算出该基准线与该构图模型两中心点的距离是d＝sort((xc-x0)^2，(yc-y0)^2)，接着可以计算出构图模型中心点、基准线中心点的联机与基准线的夹角为γN。
本发明系统先将以上相关资料正规化，故得出该基准线与该构图模型两中心点的距离为DN＝d/r，该构图模型的宽及高度(WH，HN)，其中WN＝w0/r，HN＝h0/r，该构图模型正规化后的方位角为αN(此由构图模型的方位角α，两中心点的距离d，基准线的方位角θ计算得来)，因此最后正规化后图形即如图3(A)中右侧图标所示，正规化的基准线长度为1，方位角为0度。
请再参阅图3(B)，其中左侧的图标即如前述所推论的正规化图形与该构图模型和该基准线的相对关系，依据使用者一所提供标的线段的数据以推论出复本的位置与大小，该标的线段两端点坐标位置分别为(xa′，ya′)和(xb′，yb′)，因此可以计算出其中心点位置是(xc′，yc′)＝((xa′+xb′)/2，(ya′+yb′)/2)，计算其方位角为θ′，该标的线段的线长度为r′＝sort((xa′-xb′)^2，(ya′-yb′)^2)。
由以上所取得的标的线段资料并合并前述所计算出该基准线与该构图模块的相对关系(两中心点距离和两中心点联机与基准线的夹角)，于是可以轻易地计算出复本的相关资料，其中复本的宽Wf＝WN×r′，高Hf＝HN×r′，而复本中心点与标的线段中心点的距离为Rf＝DN×r′’，且复本的中心点坐标位置为(xf，yf)(此系由构图模型的正规化方位角αN，复本中心点与标的线段中心点的距离Rf，标的线段的方位角θ′计算得来)，且可获知该复本的方位角θf(由模型正规方位度αN，复本中心点与标的线段中心点的距离R，标的线段的方位θ′计算得来)。
纵上所述，通过前面的计算推论模式，本系统仅需通过构图模型、基准线和标的线段所提供的的信息，可以得到复本的中心点位置、宽度及高度以及方位角，而可以将复本安置于预定的位置，并可以用相同方式，将所产生的复本视为具有多个新的标的线段，而在其上再分别延伸新的复本，最后即产生本发明的具有大量相似构图的复杂图像。
至于前面论述中所提的几何转换方式(图中未揭示)，就是在图象的几何变换可采用各种形式的坐标变换。简单的说即把坐标从X-Y系统变换到U-V系统。其间的关系可表达为
若把上式分为放大、缩小、平移和旋转则可改写为 其中，且λ为缩放系数，λ＞1则表示放大，λ＜1则表示缩小，当x方向和y方向放大缩小倍率不同时，λ则置换成如下矩阵 因此，使用者仅需要设定所需变换的模式，本发明系统即可以通过计算将迭代复制后的复本或图像进行几何变换以形成具有变换相似构图的图像。
本发明具有各种可能的实施方式与结果，为方便说明，以下仅简单列举几例，但本发明实际实施方式应不仅包含下列方式。
第一实施例请参见图4所示的本发明图像建构系统的第一较佳实施例，其中图4(A)是本实施例所使用的构图模型、基准线(粗箭头线段)和标的线段。图4(B)是而经过本发明所提供的第一次迭代复制后，产生一第一复本，该第一复本即是在该标的线段上建立了一个与该构图模型和该基准线具相同对应关系的图像。图4(C)则是在该第一复本的结构上再继续迭代复制所产生的第二复本，由于该构图模型具有多个的直线段，因此该第一复本也是具有同样多的直线段，第二复本就是分别以该第一复本的多个直线段做为标的线段，并在其上建立与该构图模型和该基准线具相同对应关系的图像。图4(D)与图4(E)则是进行第三及第四次迭代复制后的图像结果。
第二实施例图5是本发明图像建构系统的第二较佳实施例，其中图5(A)至(C)使用图4相同的构图模型和标的线段(请阅图4)，但分别使用不同方位的基准线(虚线部分)并经过多次迭代复制后所呈现的图像结果。其中可以很明显观察出，仅是基准线稍微的变化，最后产生的复本图像就截然不同，因此在实际应用上，使用者仅需对基准线稍作调整，即可获得各式复杂图像，无须分别一一绘出。
第三实施例图6是本发明图像建构系统的第三较佳实施例。其是在迭代复制过程中前后使用不同的构图模型，即一开始使用图6(A)的构图模型和基准线(虚线部分)，并以一直线做为标的线段(图中未揭示)，经过数次迭代复制，即可成为如图6(B)的复本，接着我们再转用图6(C)的叶形构图模型而将图6(B)的复本视为标的线段再进行迭代复制，最后即形成图6(D)所揭示的近似于自然界中针叶树的图像，且每尖端皆具有叶子形态，因此使用者可以依照需求而任意变换次迭代复制过程中的构图模型，而轻易产生出复杂且相当自然的图像。
第四实施例图7是本发明图像建构系统的第四较佳实施例，其为在数学界中常见的巴斯卡树(Pythagorean trees)的图像。请参见图7(A)，本发明则是仅利用一正方形对象和两条相互垂直的线段做为构图模型，利用本发明所提供的迭代复制技术，无须设计程序或是繁复操作而可以多次迭代复制以最后形成如图7(D)中所揭示的复杂的巴斯卡树结构(九次迭代复制结果)。
第五实施例图8是本发明图像建构系统的第五较佳实施例。前面实施例仅说明标的线段为单一线段，本实施例则揭示当标的线段具有多个不同方位的线段时，分别经过多次迭代复制(三次)所呈现的图像结果。
第六实施例图9是本发明图像建构系统的第六较佳实施例。其为使用第五实施例的基准线和标的线段(请参见图8)，但分别使用不同模型并经多次迭代复制呈现的不同图像结果。
第七实施例图10是本发明图像建构系统的第七较佳实施例，其也是使用具有多个不同方位线段的标的线段(请参见图10(A))，分别使用不同模型和不同方位的基准线(虚线部分)并经多次迭代复制呈现的不同图像结果。
第八实施例图11是本发明图像建构系统的第八较佳实施例，其为揭示在迭代复制过程中有使用时序落差的复本与未使用的复本的图像结果比较。其中图11(A)为构图模型和基准线(虚线部分)，图11(B)为经过一般迭代复制三次后的复本，而图11(C)为经过一般迭代复制四次后的复本，而依据前面论数，我们可以对图11(B)复本的各个线段分别设定下次是否需要进行迭代复制或是，譬如设定该第三复本中虚线范围中的线段不进行迭代复制，因此图11(D)中相对位置(虚线范围)则将维持原有线段，而其它部分则分别进行迭代复制，相较的下，图11(C)中的相对位置(虚线范围)则已有迭代复制产生的线段。
因此，依据上述的技术原理与实施方式，使用者即可轻易并简单地绘制出具大量相似构图的图像，仅需可视化的提供基本的线段信息，或是设定图像、复本的属性或时序落差的迭代复制，无须录制或是进行艰深的程序设计程序或是图像的语法描述或是繁复的图像或线条的绘制过程，即可创造设计出各种碎片形或是其它具相似构图的复杂图像，有效提升使用者绘制复杂图像的绘图效率，突破过去必须完全由程序设计或是需要利用专有程序绘制的瓶颈。
综上所述，本发明确实可提供一种绘制具大量相似构图的图像建构系统及其方法，系其采用对象的模拟关系与迭代复制法则，直接将构图模型当作图像产生的规则，并可以简单地以人为方式操控或变化所需的迭代复制次数、基准线、构图模型和标的结构，或是操控各线段的属性设定与时序落差，而迅速产生各种不同变化的复杂图像，非常便利，且本发明所揭示的技术原理与计算非常简单，无须使用特殊的平台或硬件驱动即可实施，因此适合一般大众使用中，且因操作简单，因此适合运用在美术设计、绘图、教学或是一般演示文稿领域中。
以上所述利用较佳实施例详细说明了本发明，而不是限制本发明的范围，因此本领域熟练技术人员应能明了，适当而作些微小改变与调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施。
权利要求
1.一种图像建构方法，用以绘制一具大量相似构图的复杂图像，包含下列步骤(a)一使用者输入一构图模型(pattern)、一基准线(base line)和一标的线段于一第一位置、第二位置和一第三位置上，该构图模型、该基准线和该标的线段分别具有一第一、第二、第三尺寸和一第一、第二、第三方位角；(b)提供一分析步骤，依据该构图模型和该基准线的等位置、尺寸和方位角，分析出该构图模型和该基准线的一相对关系；(c)提供一迭代复制步骤，以该构图模型和该基准线的相对关系为基准，根据该标的线段的第二位置、尺寸和方位角，将该构图模型作一第一比例的缩放与移动以产生一第一复本在一第四位置上，致使该第一复本和该标的线段符合该构图模型和该基准线的相对关系；以及(d)显示定位于该第四位置上的该第一复本为第一图像，供用户查看。
2.如权利要求1所述的图像建构方法，其中该构图模型具有至少一第一直线段，使得该第一复本因应所述相对关系而具有至少一第二直线段。
3.如权利要求2所述的图像建构方法，还包含下列步骤(e)检测定位出所述至少一第二直线段所在的一至少一第五位置、尺寸和方位角；(f)依照该构图模型与该基准线的相对关系基准，将所述至少一第二线段视为一至少一新的标的线段，而根据该第二线段的该第五位置、尺寸、方位角，将该构图模型作一至少一第二比例的缩放移动而生成一至少一第二复本在一至少一第六位置上，致使该第二复本和该二直线段符合该构图模型和该基准线的相对关系；以及(g)显示出定位在该至少一第六位置上的该至少一第二复本为一第二图像并供用户查看。
4.如权利要求3所述的图像建构方法，其中该至少一第二直线段是一迭代线，是在一下次迭代复制时所使用的标的线段。
5.如权利要求4所述的图像建构方法，还包含一步骤(h)通过重复该步骤(e)和该步骤(f)以前次迭代复制所产生图像中的复数个直线为复数个迭代线，经多次迭代复制后产生不同的图像。
6.一种图像建构系统，用以绘制一具大量相似构图的复杂图案上，包含一储存模块；一接口装置，用以供一使用者输入一构图模型、一基准线和一标的线段；一检测单元，因所述构图模型、基准线和标的线段的输入，用以分别检测、定位出该构图模型、该基准线和该标的线段的相对位置、尺寸、方位角和中心点等定位资料并存于该储存模块中；一分析单元，通过该储存模块以撷取该构图模型和该基准线的相对位置、尺寸、方位角和中心点等定位资料，而分析出该储存模块以撷取该构图模型和该基准线所具有的一相对关系并储存于该储存模块中；以及一计算单元，通过该储存模块以撷取该相对关系以及该标的线段的定位资料，且因所述标的线段的定位资料而计算出一第一复本的定位资料，以使该第一复本和该标的线段的相对关系符合该构图模型和该基准线的相对关系并将该第一复本显示在该接口装置上。
7.如权利要求6项所述的图像建构系统，其中该构图模型为至少具有一第一直线段，使得该第一复本因所述构图模型的相对关系而具有一第二直线段。
8.如权利要求7所述的图像建构系统，其中该计算单元还将该第二直线段视为一新的标的线段，通过撷取该第二直线段的相对位置、尺寸、方位角和中心点，因所述相对关系而产生一第二复本。
9.如权利要求8所述的图像建构系统，其中该计算单元还因所述使用者的设定，对该第二复本进行该第二复本的线段或对象的属性设定程序以便进阶处理。
10.一种图像建构方法，应用在绘制一具大量相似构图的图像，包含下列步骤提供一模型、一基准线和一标的线段；分析该构图模型和该基准线的相对关系；以及因所述基准线，以在该标的线段上建立一与该相对关系相同的第一复本，并显示为一第一图像。
11.如权利要求10所述的图像建构方法，还包含下列步骤将该第一复本的各线段各视为一新的标的线段；以及在该第一复本上的各线段上分别建立一与该相对关系相同的第二复本，并显示为一第二图像。
12.如权利要求11所述的图像建构方法，还包含一步骤对该第二复本进行一镜射、翻转等转换(transformation)或是色调等属性调整，以产生一具有变换相似构图的图像。
13.如权利要求11所述的图像建构方法，其中该第一复本中的复数个新的标的线段视为复数个迭代线，还可分别设定该等迭代线中的其中任意数量的迭代线是否在该下次迭代复制过程时进行迭代复制或是间隔迭代复制的次数，以产生一具有时序落差的图像。
14.一种图像建构系统，用以绘制一具大量相似构图的复杂图像上，其至少包含有一接口装置和一系统控制模块，该接口装置用以供使用者输入一构图模型、一基准线和一标的线段以产生一复本，其特征在于该系统控制模块通过对该构图模型和该基准线的定位及分析其相对关系以产生一模拟于该构图模型的第一复本显示于该接口装置上，以使该第一复本和该标的线段的相对关系符合该构图模型和该基准线的相对关系。
15.如权利要求14所述的图像建构系统，其中该系统控制模块还将该复本视为一新的标的线段，以产生一模拟于该构图模型的第二复本显示于该接口装置上，以使该第二复本和该第一复本的相对关系符合该构图模型和该基准线的相对关系。
16.如权利要求15所述的图像建构系统，其中该构图模型中的线段还可设定一镜射、翻转等转换(transformation)或是色调等属性调整，以对该第二复本进行处理而产生一具有变换相似构图的图像。
全文摘要
本发明公开了一种图像建构系统及其方法，可以用来绘制具大量相似构图的图像，其运用对象模拟法则以及迭代复制的基本原理，使得使用者仅需通过构图模型、标的线段的基本设计以及基准线的调整，即可创造设计出各种碎片形或是其它具相似构图的复杂图像，且因操作简单，因此适合运用在美术设计、绘图和教学领域中。
文档编号G06T11/00GK1629887SQ20031011845
公开日2005年6月22日 申请日期2003年12月17日 优先权日2003年12月17日
发明者陈明璋 申请人:陈明璋