[发明专利]一种面向简笔画的乐高类积木平面图纸的构建方法

说明书

本发明涉及计算机辅助设计技术，具体涉及一种面向简笔画的乐高类积木平面图纸的构建方法，包括以下步骤：步骤1、根据乐高类基本积木块凸粒的数量和凸粒的排列规则等特征转换成相应的积木矩阵模型；步骤2、提取简笔画图像的骨架，将图像转换成像素矩阵模型；步骤3、积木矩阵模型作为离散变量、像素矩阵模型作为目标，通过遗传算法得到可行解的集合；步骤4、解析可行解的集合，得到与原简笔画最相似的乐高平面模型和图纸。该方法提供了从简笔画图像到对应积木模型图纸的转换的解决方案，对于输入的任意简笔画都能转换成可被成功搭建的乐高类积木模型的图纸，实现了乐高图纸的个性化定制服务，提高了儿童艺术审美和动手实践等多方面的能力。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计技术领域，尤其涉及一种面向简笔画的乐高类积木平面图纸的构建方法。

背景技术

乐高类积木是一种上面有凸粒，底面可以嵌入相应数量凸粒的塑料积木拼插玩具。用户可以使用不同种类的积木块，按照自己的想象，规划建造出任何模型。由于积木的搭建范围广，搭建结果不含局限性，精彩的搭建案例层出不穷。乐高类积木也因此深受世界各国用户喜爱。

对于年龄较小的用户来说，通过自主设计来搭建复杂的乐高模型是一件比较困难的事情。为了简化幼儿搭建模型的难度，乐高公司对每一套出售的乐高类积木玩具都配备了配套的搭建图纸，并且在官网上提供相应的电子文件予以辅助说明。

然而乐高公司提供的配套图纸无法做到从自定义的画到图纸的转换，无法实现个性化的图纸定制服务。对于给定的图片，用户难以转换成乐高图纸。若幼儿用户想要找到心仪的简笔画对应的乐高图纸，在现行方法下只能求助于乐高相关的讨论社区，然而这一过程往往是复杂且无效的。

目前主流的与乐高类积木的搭建有关的软件是Lego Digit Designer(简称LDD)。它实现了一个软件系统，让用户可以在计算机中利用虚拟积木块模拟搭建操作，进而得到一个虚拟的乐高模型。已知的与乐高类积木的搭建有关的软件都是将积木块转换成虚拟模型，从而进行虚拟操作。该软件还不能按照用户需求构建图纸。

构建模型图纸对于任何用户都是复杂的问题；对于设计能力不足的幼儿用户来说，更是一个极具困难的问题。若能解决这一问题，幼儿的需求将得到更好的满足，且提升了幼儿对益智玩具的兴趣，增加了幼儿的动手实践次数，锻炼了幼儿的审美及动手等相关能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种对于输入的任意简笔画都能转换成可被成功搭建的乐高类积木模型的图纸。从而实现乐高类积木图纸的个性化定制服务。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种面向简笔画的乐高类积木平面图纸的构建方法，包括以下步骤：

步骤1、根据乐高类基本积木块凸粒的数量和凸粒的排列规则等特征转换成相应的积木矩阵模型；

步骤2、提取简笔画图像的骨架，将图像转换成像素矩阵模型；

步骤3、积木矩阵模型作为离散变量、像素矩阵模型作为目标，通过遗传算法得到可行解的集合；

步骤4、解析可行解的集合，得到与原简笔画最相似的乐高平面模型和图纸。

在上述的面向简笔画的乐高类积木平面图纸的构建方法中，步骤1所述等特征转换成相应积木矩阵模型的规则如下：乐高类基本积木块的特征包含积木块的颜色、积木块凸粒的数量和凸粒的排列规则；凸粒的数量为积木矩阵模型的元素个数，凸粒的排列规则为积木矩阵模型的阵列排列规则；乐高类基本积木块为矩形积木，不同形状的积木赋予不同编号，相同形状的积木根据颜色不同赋予不同的编号；同形状、同颜色的积木根据摆放形式的不同赋予不同编号；积木的编号从1开始。