[發明專利]一種基于串聯對抗網絡的產品圖像快速生成方法

有效

• 申請號: 201811621565.6
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109840924B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 鄭河榮;羅永文
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06N3/045;G06N3/0475;G06N3/0464;G06N3/048;G06N3/094
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 張慧英

本發明涉及一種基于串聯對抗網絡的產品圖像快速生成方法，本發明將紋理結構推理和顏色推理分別用兩個模型實現；然后采用串聯形成整個網絡結構，通過判別函數完成產品圖像生成。本發明的網絡結構分解了問題的復雜性，降低了訓練難度，提高了生成效果。

技術領域

本發明涉及生成數字圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于串聯對抗網絡的產品圖像快速生成方法。

背景技術

在計算機輔助設計中，現有的商用軟件基本都提供了真實感圖形的渲染顯示功能，以便設計者檢查他們設計的產品外觀是否滿足客戶需要。然而對于設計人員而言，構建所需場景的幾何模型是復雜而費時的。目前有很多商業三維建模軟件，例如Autodesk公司的3DMax、Maya以及AutoCAD等，都是針對專業人員開發的幾何建模工具。他們均需要設計人員從非常細致明確的幾何結構逐步構建場景模型。這些建模工具的核心是精確地定義場景中每個細節組成部分的三維坐標和各部分相互間的幾何關系。整個過程是相當復雜和繁瑣的，設計人員必須花費很大力氣去適應這種不自然的設計方式。在設計的初級階段，設計人員的設計思想尚未成熟，需要反復的修改和交流設計概念，而這種精確細致的建模方式就顯得愈加的繁瑣和低效。在設計之初，設計人員要思考的東西很多，而且反復性和不確定性也很大，這就需要選擇更加靈活的草圖表現手法。

為了最大可能地發揮設計人員的創造性，提高設計人員的設計效率，我們希望設計人員不必被繁瑣復雜的操作方式所牽絆，也不用非常精確具體地定義所設計產品中每一個細節的數值坐標。這就需要一種方法，它能夠根據手繪草圖生成具有明暗對比的產品圖像。傳統的方法主要是真實感圖像繪制。它包括針對幾何的物理建模和針對光照的物理建模，以及基于圖像的繪制等方法。這些方法在設計新的場景時，生成場景的幾何模型和定義表面特征是比費時的，不適合在設計初期使用。設計初期，設計師在繪制完草圖后，往往想看看貼上某個紋理塊是什么效果，也就是希望將帶有紋理塊的草圖生成產品圖像。在現有發明中，基于生成對抗網絡的圖像生成方法主要有兩個方面的不足。一是不支持用戶交互。用戶不能根據需要在草圖上粘貼紋理塊，所生成圖像的紋理結構和顏色完全由網絡決定。二是支持用戶輸入紋理塊的發明訓練復雜，而且所生成圖像的紋理結構與用戶輸入的紋理塊結構差距較大。

發明內容

本發明為克服上述的不足之處，目的在于提供一種基于串聯對抗網絡的產品圖像快速生成方法，該本發明將紋理結構推理和顏色推理分別用兩個模型實現；然后采用串聯形成整個網絡結構，通過判別函數完成產品圖像生成。本發明的網絡結構分解了問題的復雜性，降低了訓練難度，提高了生成效果。

本發明是通過以下技術方案達到上述目的：一種基于串聯對抗網絡的產品圖像快速生成方法，包括如下步驟：

(1)采用Python和TensorFlow構建黑白紋理圖案生成網絡和黑白紋理圖案判別網絡，兩個構建得到的網絡共同組成黑白紋理圖案生成對抗網絡；

(2)基于預先準備好的訓練數據對黑白紋理圖案生成對抗網絡進行訓練，得到黑白紋理圖案生成模型；

(3)采用Python和TensorFlow構建圖像生成網絡和圖像判別網絡，兩個構建得到的網絡共同組成圖像生成對抗網絡；

(4)對圖像生成對抗網絡進行訓練，得到圖像生成模型；

(5)串聯黑白紋理圖案生成模型與圖像生成模型得到產品圖像生成系統；利用該產品圖像生成系統快速生成產品圖像。

作為優選，所述的黑白紋理圖案生成對抗網絡的構建及目標函數如下；

1)黑白紋理圖案生成對抗網絡由生成網絡G_p(y)和判別網絡D_p(x,y)構成；黑白紋理圖案生成網絡G_p(y)由卷積層和反卷積層組成，網絡輸入包含草圖輪廓和隨機截取的自適應域值二值化的紋理塊，網絡的輸出為自適應域值二值化風格的包包圖像；