數碼圖像設計仿真織物的方法
2023-09-10 11:38:05
專利名稱：數碼圖像設計仿真織物的方法
技術領域：
本發明涉及一種經緯線交織織物的設計方法，特別是織物效果模仿數碼圖像效果的提花織物設計方法。
背景技術：
圖案的織物仿真設計需要通過設計具有仿真效果的織物結構來實現，並採用提花的生產方式來制織織物，傳統的織物仿真設計是採用手工的方式完成，在使用提花織物計算機輔助設計系統後，開始採用分色組合的設計方法，但由於交織織物的顯色原理具有非疊加空間混合的特點，與顏料混合顯色和計算機色彩原理存在差異，要完全複製手繪圖案或計算機圖像的色彩非常困難，只能進行某種程度上的仿真，織物仿真設計方法上的差異決定了圖案效果轉化為織物結構時對原圖的仿真程度。在當前採用手工或計算機輔助設計方式設計生產的仿真織物存在兩個方面的不足一是色彩偏差嚴重，二是織物結構不穩定造成織物顯色不確定。
當前採用的仿真織物設計方法是將圖案掃描入計算機，根據圖案特點指定若干代表色進行分色後設計織物結構，生產時採用相同色彩的色絲進行還原生產。由於計算機色彩分色和組合顯色的原理與交織織物的非疊加色彩混合原理存在差異，使仿真織物設計在色彩處理上已經產生嚴重的色彩偏差，特別是黑色等灰度的還原效果更是偏差嚴重。
當前公開的能用於仿真織物結構設計的技術，主要是採用規則變化的影光組織設計方法，由於影光組織在組合後，組織間組織點之間無法避免發生相互遮蓋的效果，使織物的混合色彩處於不確定的狀態，與織物的非疊加色彩混合原理不能保持一致，造成織物色彩與設計要求之間存在較大偏差。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，通過對織物設計的關鍵技術環節進行創新，彌補計算機顯色原理與交織織物顯色原理之間的差異，設計的仿真織物結構圖既有彩色影光效果，又能滿足影光組織組合後組織點相互不遮蓋的技術要求，達到減少織物偏色和穩定織物結構的目的，本發明通過以下技術方案來實現(1)採用兩次CMYK原色分色法，通過調節灰度替代數值，分別獲得數碼圖像的青Cyan(以下簡稱C)、品紅Magenta(以下簡稱M)、黃色Yellow(以下簡稱Y)和黑色Black(以下簡稱K)四個分色圖層，(2)設計滿足非遮蓋要求的全顯色基礎組織和配合組織，(3)數碼圖像灰度與組織的替換，組合形成全顯色效果的仿真織物結構圖，圖1示出設計流程，其中兩次分色獲得的C、M、Y、K圖層，由於存在灰度成分重疊已經無法還原原來的數碼圖像效果。
1.各技術方案具體的實施步驟和方法是(1)數碼圖像二次分色獲得C、M、Y、K圖層，通過設定不同的灰度替換數值，對計算機圖像進行兩次CMYK原色分色，分別獲得C、M、Y圖層和K圖層，圖2示出分色方法流程，圖3示出灰度替代原理，根據計算機色彩原理，當彩色成分的C、M、Y數值相同時，疊加色彩表現為無彩色的灰度，該部分灰度可以由等量的K數值來替換，即C、M、Y數值的減量與K數值的增量相同，不會影響色彩輸出效果，但能減少色彩輸出時同一色點的疊加色量。由於織物顯色採用非透明的空間混色方法，為減少偏色發生，可以通過增加色量的方法來補償色彩飽和度的不足，這就需要設置不同的灰度替換數值，採用兩次分色來實現，具體方法為①第一次分色設定灰色替代值在0-50％之間，獲取C、M、Y圖層，
②第二次分色設定灰色替代值在50-100％之間，獲取K圖層，③將獲取的C、M、Y、K圖層轉為灰度圖像模式，數碼圖像通過設定不同的灰度替代值，兩次分色獲取的C、M、Y和K圖層存在灰度成分交叉，可以在確保色彩效果的前提下，對圖像的灰度成分進行調節，縮小計算機的疊加顯色原理與織物的非疊加空間混合顯色原理之間的差異。
(2)全顯色基礎組織和配合組織的設計，由於織物的絲線為不透明狀態，同向絲線間的遮蓋都會直接影響到織物色彩的混合效果，設計非遮蓋效果的組合組織結構對於仿真織物至關重要。該步驟是實現同向四組絲線非遮蓋效果的組織設計方法，根據不同的設計要求，可以選擇不同組織循環的斜紋或緞紋原組織用於全顯色組織結構的設計，經、緯組織循環相同為N，N為偶數，圖4示出設計流程，具體設計方法是①選擇兩個基本組織A和B，A和B組織相同，但具有不同的起始點，②根據B的組織特徵，對A設定全顯色技術點(一種組織)，方法是將B的組織點反轉，並向上沿經向加強1，在不破壞全顯色技術點的情況下設計一組影光組織，稱之為基礎組織，基礎組織中的組織數目的計算公式為(N-2)+(N-3)×(N/M-1)，當M＝N時，基礎組織的組織數目最小，為(N-2)個，當M＝2時，基礎組織的組織數目最大，為(N-2)+(N-3)×(N/2-1)個，N表示組織循環數，M為影光組織組織點加強數，M為偶數且是N的約數，將基礎組織中的組織按緯向1∶1分解為兩組基礎組織，單數緯形成基礎組織Aa，雙數緯形成基礎組織Ab；③根據A的組織特徵，對B設定全顯色技術點(一種組織)，方法是將A的組織點反轉，並向下沿經向加強1，在不破壞全顯色技術點的情況下設計一組影光組織，稱之為配合組織，配合組織中的組織數目的計算公式為(N-2)+(N-3)×(N/M-1)，當M＝N時，配合組織的組織數目最小，為(N-2)個，當M＝2時，配合組織的組織數目最大，為(N-2)+(N-3)×(N/2-1)個，N表示組織循環數，M為影光組織組織點加強數，M為偶數且是N的約數，將配合組織中的組織按緯向1∶1分解為兩組配合組織，單數緯形成配合組織Ba，雙數緯形成配合組織Bb；由於在基礎組織和配合組織中設置了全顯色技術點，只要組合方法符合要求，基礎組織與配合組織中的組織之間可以任意搭配，都能滿足非遮蓋全顯色的技術要求。
(3)數碼圖像灰度與組織的替換，組合後形成全顯色效果的仿真織物結構圖，調整C、M、Y、K各灰度圖像中的灰度級別數小於或等於基礎組織或配合組織中的組織數，設定基礎組織Aa、Ab和配合組織Ba、Bb中的最大緯面組織和最大經面組織分別對應計算機灰度模式中的黑(亮度最小)和白(亮度最大)，並保持不變，根據灰度圖像中不同灰度的亮度值，進行C、M、Y、K灰度圖像中的灰度與組織的替換，然後組合，圖5示出設計方法和流程，具體方法是①將C、M、Y、K各灰度圖像中的灰度分別對應全顯色組織Aa、Ba、Ab、Bb中的組織進行替代，形成對應的只有黑白兩色的C、M、Y、K大循環組織圖，圖像規格不發生變化；②將C、M、Y、K大循環組織圖按相同起始位置沿緯向1∶1∶1∶1進行組合，即按C第一緯∶M第一緯∶Y第一緯∶K第一緯依次進行排列，形成只有黑白二色的仿真織物結構圖，緯向規格同時擴大到原來的四倍。
在仿真織物結構圖中由於設定了全顯色技術點，在全顯色技術點不被破壞的情況下，組合後的組織點不會出現遮蓋效果，在生產應用時，與結構一致的同向配置的絲線不會產生滑移而相互覆蓋，確保顯色的準確性。
2.根據以上技術方案設計所得的仿真織物結構圖，設定合適的經緯密度，結合特定色彩的絲線，可以用於生產單經四緯或四經單緯的仿真織物，方法是(1)將仿真織物結構圖加上對應的四緯選緯信息，該織物結構圖可直接用於設計生產四組緯仿真織物，第一緯的色絲色彩在青Cyan和藍色Blue之間選擇，第二緯的色絲色彩在品紅Magenta和紅色Red之間選擇，第三緯的色絲色彩在黃Yellow和綠色Green之間選擇，第四緯的色絲色彩是黑色，經線為白色。
(2)將仿真織物結構圖旋轉90度，再加上對應的單緯選緯信息，可以設計生產四組經仿真織物，第一經的色絲色彩在青Cyan和藍色Blue之間選擇，第二經的色彩在品紅Magenta和紅色Red之間選擇，第三經的色彩在黃Yellow和綠色Green之間選擇，第四經的色彩是黑色，緯線為白色。
3.本發明中所述的數碼圖像是指位圖格式的計算機圖像，目前在設計領域應用廣泛，利用數碼圖像直接設計仿真織物具有良好的應用價值，與現有技術相比，本發明具有以下顯著的技術效果(1)本發明的技術方案與數碼圖像的具體內容無關，也就是可以滿足各種題材，規格的數碼圖像設計仿真織物的需要，該技術方案不存在手工設計的制約因素，通過設置調節參數，滿足程序化智能設計的技術要求；(2)設定不同灰度替換值，通過兩次分色獲取的CMYK圖層，可以對原數碼圖像中的彩色成分和非彩色成分的灰度進行補償，彌補計算機組合顯色原理與織物的色彩混合原理的差異，設計的仿真織物結構能有效解決仿真織物色彩偏差的問題，特別是黑色等灰度偏差嚴重的問題；(3)通過設定全顯色技術點，實現了織物組織結構的全顯色非遮蓋效果，解決了傳統影光組織組合後組織點相互遮蓋而使織物表面效果失真的問題，全顯色組織結構的非遮蓋效果只與結構設計方法有關，與具體的數碼圖像內容無關，同樣可以適用於各種題材數碼圖像制織仿真織物的需要，另外，由於仿真織物結構可以實現全顯色效果，使四組絲線的色彩表現能力躍升到百萬數級，具體分析根據公式計算，16枚全顯色組織的最小和最大組織數目是14和105，四層組合後的最小和最大顯色能力分別為144和1054，即38，416色和121，550，625色，足以表現和模擬數碼圖像的色彩效果；(4)採用基礎組織和配合組織的單、雙緯分解後再應用，然後組合的方法，可以有效控制仿真織物結構中的經緯絲線的浮長在兩倍組織循環數之內，織物結構非常穩定；(5)以灰度圖像的亮度值作為統一標準，來進行C、M、Y、K各灰度圖像中的灰度與組織的替換，使替換更加精確，與沒有標準的替換方法相比，能有效減少數碼圖像色彩與織物色彩之間的偏差；(6)與指定分色色彩再用相同色彩的絲線進行生產的方法相比，該發明的分色採用計算機原色的CMYK色彩分離方法，可以保證分色色彩的色彩空間的最大化，再通過設定彩色絲線的調節範圍，可以有效解決雙色並列顯色時色彩飽和度不足的問題，具體分析當用品紅(M)和黃(Y)組合表示紅色(R)時，會受各種環境色彩幹擾使紅色(R)的實際飽和度降低，當需要制織色彩效果以紅色(R)為主的數碼圖像時，可以通過將品紅(M)絲線的顏色改為品紅偏紅的色彩來彌補紅色色彩飽和度不足的問題。
圖1數碼圖像設計仿真織物方法流程示意；圖2數碼圖像兩次分色獲得CMYK圖層方法示意；圖3數碼圖像分色的灰度替代原理；圖4全顯色基礎組織和配合組織設計流程；圖5CMYK分色圖中灰度與組織替代組合形成仿真織物結構圖方法示意；圖6灰度替代值25％的CMYK分色圖；圖7灰度替代值75％的CMYK分色圖；圖8基本組織A、B和各自的全顯色技術點的設計示意圖；圖9以基本組織A為基礎的最少數目基礎組織示意圖(一次加強組織點為組織循環數)；圖10以基本組織B為基礎的最少數目配合組織示意圖(一次加強組織點為組織循環數)；圖11圖8中基礎組織第一和第二組織圖之間增加為最大組織數的示意圖(一次加強組織點為2)；圖12以基本組織A為基礎的影光效果基礎組織示意圖(一次加強組織點為4)；圖13以基本組織B為基礎的影光效果配合組織示意圖(一次加強組織點為4)；圖14基礎組織經緯向分解由單數緯形成的基礎組織Aa示意圖；圖15基礎組織經緯向分解由雙數緯形成的基礎組織Ab示意圖；圖16配合組織經緯向分解由單數緯形成的配合組織Ba示意圖；圖17配合組織經緯向分解由雙數緯形成的配合組織Bb示意圖；圖18仿真織物結構圖局部效果示意圖；圖19仿真織物結構圖中同向四組緯非遮蓋全顯色效果示意圖。
具體實施方法下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明選擇一幅數碼圖像設計仿真織物，規格為縱向1248像素，橫向528像素，1.根據圖像特點進行計算機圖像的二次CMYK分色，(1)第一次分色設定灰度替代值在25％，如圖6所示，獲取C、M、Y圖層，確保彩色成分的色量，(2)第二次分色設定灰度替代值在75％，如圖7所示，獲取K圖層，補償非彩色灰度成分的色量，(3)將獲取的C、M、Y、K圖層轉為灰度圖像模式，第一次分色將C、M、Y圖層中的灰度成分的25％替換到K圖層，第二次分色將C、M、Y圖層中的灰度成分的75％替換到K圖層，所以第二次的K圖層比第一次的K圖層飽和很多，由於第一次分色的C、M、Y圖層和第二次分色K圖層只存在灰度成分的重疊，組合後不會影響圖像的彩色效果，只是對圖像的非彩色成分產生補償作用。
2.根據設計要求，選擇16枚緞紋為基本組織，並進行基礎組織和配合組織設計，(1)圖8中，選擇16枚5飛緯緞組織，組織起始點為左下角(經，緯)＝(1，1)的組織為基本組織A；為了組合後的組織點能夠均勻分布，確定組織起始點為左下角(經，緯)＝(14，1)的組織為B。根據A、B兩個基本組織的特點，分別設定全顯色技術點(一種組織)根據B的組織特徵，對A設定全顯色技術點(一種組織)，方法是將B的組織點反轉，並向上沿經向加強1，該全顯色技術點為16枚13飛的經面加強緞紋，起始點為(14，1)；根據A的組織特徵，對B設定全顯色技術點(一種組織)，方法是將A的組織點反轉，並向下沿經向加強1，該全顯色技術點為16枚13飛的經面加強緞紋，起始點為(6，1)，(2)圖9中，以基本組織A為基礎設計一組影光效果組織，一次加強組織點M＝N＝16，為了獲得良好的影光效果，加強方向先向右後向左，當遇到全顯色技術點時，越過，形成一組(N-2)＝14個影光組織的基礎組織，(3)圖10中，以基本組織B為基礎設計一組影光組織，一次加強組織點M＝N＝16，加強方向先向左後向右，當遇到全顯色技術點時，越過，形成一組(N-2)＝14個影光組織的配合組織，(4)圖11中，表示當M＝2時，圖6中的第一到第二個組織之間增加組織的方法，確保單、雙緯中一次增加的組織點數相同，其他類推，可得最大基礎組織的數目(N-2)+(N-3)×(N/2-1)＝14+91＝105個，最大數目配合組織的設計方法與之相同，(5)根據該例CMYK數碼分色圖的有效灰度級別平均約為50級，採用M＝4的加強方法，設計得到基礎組織的數目為(N-2)+(N-3)×(N/4-1)＝14+39＝53個，如圖12所示，為了保證分解後的效果，單、雙緯中一次增加的組織點數相同，再將基礎組織按緯向1∶1分解為兩組基礎組織，單數緯形成基礎組織Aa，如圖13所示；雙數緯形成基礎組織Ab，如圖14所示，(6)同樣採用M＝4的加強方法，設計得到配合組織的數目為(N-2)+(N-3)×(N/4-1)＝14+39＝53個，如圖15所示，將配合組織按緯向1∶1分解為兩組配合組織，單數緯形成配合組織Ba，如圖16所示，組織數目為53個；雙數緯形成配合組織Bb，如圖17所示，組織數目為53個。
3.根據CMYK數碼分色圖像的特點，將圖像的灰度級別調整到等於或小於全顯色組織的組織數53，設定全顯色組織Aa、Ab、Ba、Bb中的最大緯面組織對應灰度中的黑(亮度值最小)，最大經面組織對應灰度中的自(亮度值最大)，並保持不變，根據各灰度圖像中不同灰度的亮度值，進行C、M、Y、K各灰度圖像中的灰度與全顯色組織的替換，具體方法是(1)將C、M、Y、K各灰度數碼圖像分別對應用全顯色組織Aa、Ba、Ab、Bb中的組織進行灰度與組織的一一替代，形成對應的只有黑白兩色的C、M、Y、K四個大循環組織圖，規格不變，(2)將C、M、Y、K大循環組織圖按相同起始位置沿緯向1∶1∶1∶1進行組合，即按C第一緯∶M第一緯∶Y第一緯∶K第一緯依次排列，形成只有黑白二色的仿真織物結構圖，規格變為縱向1248像素，橫向2112像素，仿真織物結構圖的局部效果如圖18所示，仿真織物結構圖中同向四組緯非遮蓋全顯色效果如圖19所示。
4.設定合適的經緯密度和四組緯的選緯信息，根據該例數碼圖像色彩效果中整體偏紅的特點，選擇經線為白色，四組緯線色彩依次為C(青)、介於M(品紅)和R(紅色)之間的玫紅色、Y(黃)、K(黑色)，可以用於生產單經四緯的仿真織物。
上述實施例用來解釋和說明本發明，而不是對本發明的限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明做出任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種利用數碼圖像直接設計交織織物的方法，其特徵在於設計的仿真織物結構圖可以用於制織模擬數碼圖像效果的織物，設計方法包括以下步驟a.計算機數碼圖像經過二次CMYK原色分色分別獲得青Cyan、品紅Magenta、黃色Yellow和黑色Black四個分色圖層，b.全顯色基礎組織和配合組織設計，c.數碼圖像灰度與組織替換形成仿真織物結構圖。
2.如權利要求1所述方法，其中步驟a的特徵是第一次分色設定灰度替代值在0-50％之間，獲取C、M、Y圖層；第二次分色設定灰度替代值在50-100％之間，獲取K圖層，並將獲取的C、M、Y、K圖層轉為灰度圖像模式。
3.如權利要求1所述方法，其中步驟b的特徵是按以下方法進行①選擇所需的兩個基本組織A和B，A和B組織相同，但具有不同的起始點，基本組織在斜紋或緞紋原組織中選擇，經、緯組織循環相同為N，N為偶數，②根據B的組織特徵，對A設定全顯色技術點，方法是將B的組織點反轉，並向上沿經向加強1，在不破壞全顯色技術點的情況下設計一組影光組織，稱之為基礎組織，基礎組織中的組織數目的計算公式為(N-2)+(N-3)×(N/M-1)，當M＝N時，基礎組織的組織數目最小，為(N-2)個，當M＝2時，基礎組織的組織數目最大，為(N-2)+(N-3)×(N/2-1)個，計算公式為(N-2)+(N-3)×(N/M-1)，N表示組織循環數，M為影光組織組織點加強數，M為偶數且是N的約數，將基礎組織按緯向1∶1分解為兩組基礎組織，單數緯形成基礎組織Aa，雙數緯形成基礎組織Ab；③根據A的組織特徵，對B設定全顯色技術點，方法是將A的組織點反轉，並向下沿經向加強1，在不破壞全顯色技術點的情況下設計一組影光組織，稱之為配合組織，配合組織中的組織數目的計算公式為(N-2)+(N-3)×(N/M-1)，當M＝N時，配合組織的組織數目最小，為(N-2)個，當M＝2時，配合組織的組織數目最大，為(N-2)+(N-3)×(N/2-1)個，N表示組織循環數，M為影光組織組織點加強數，M為偶數且是N的約數，將配合組織按緯向1∶1分解為兩組配合組織，單數緯形成配合組織Ba，雙數緯形成配合組織Bb。
4.如權利要求1所述方法，其中步驟c的特徵是按以下方法進行①調整C、M、Y、K各灰度圖像中的灰度級別數小於或等於基礎組織或配合組織中的組織數，②設定基礎組織Aa、Ab和配合組織Ba、Bb中的最大緯面組織和最大經面組織分別對應計算機灰度模式中亮度值最小的黑和最大的白，並保持不變，根據灰度圖像中不同灰度的亮度值，將C、M、Y、K各灰度圖像中的灰度分別對應全顯色組織Aa、Ba、Ab、Bb中的組織進行替換，形成對應的只有黑白兩色的C、M、Y、K四個大循環組織圖，③將C、M、Y、K四個大循環組織圖按相同起始位置沿緯向1∶1∶1∶1進行組合，即按C第一緯∶M第一緯∶Y第一緯∶K第一緯依次進行排列，形成只有黑白二色的仿真織物結構圖。
5.根據權利要求1所述的仿真織物結構圖，其特徵在於該織物結構不僅能表現類似數碼圖像色彩漸變的效果，同時具有同向四緯1∶1∶1∶1組合後組織點相互不遮蓋的特點。
6.根據權利要求1所述的仿真織物結構圖的生產應用，其特徵在於將仿真織物結構圖加上對應的四緯選緯信息，該織物結構圖可直接用於設計生產單經四組緯仿真織物，第一緯的色絲色彩在青Cyan和藍色Blue之間選擇，第二緯的色絲色彩在品紅Magenta和紅色Red之間選擇，第三緯的色絲色彩在黃色Yellow和綠色Green之間選擇，第四緯的色絲色彩是黑色，經線為白色。
7.根據權利要求1所述的仿真織物結構圖的生產應用，其特徵在於將仿真織物結構圖旋轉90度，再加上對應的單緯選緯信息，可以設計生產四組經單緯仿真織物，第一經的色絲色彩在青Cyan和藍色Blue之間選擇，第二經的色彩在品紅Magenta和紅色Red之間選擇，第三經的色彩在黃色Yellow和綠色Green之間選擇，第四經的色彩是黑色，緯線為白色。
全文摘要
該發明提供一種數碼圖像設計經緯交織織物的設計方法，所設計的織物結構圖可以用於制織效果仿真的交織織物，主要技術方案步驟為(1)採用兩次分色法，通過調節灰度替換數值，分別獲得數碼圖像的青C、品紅M、黃Y和黑K圖層；(2)設計滿足全顯色要求的基礎組織和配合組織；(3)數碼圖像灰度與組織的精確替換，組合形成全顯色效果的仿真織物結構圖。該發明可以彌補計算機顯色原理與織物顯色原理之間的差異，採用不覆蓋全顯色織物結構，使織物混合顯色原理可以得到準確實現，顯色能力達到百萬級，設計的仿真織物結構圖可以用於制織單經四緯或四經單緯結構的仿真織物。
文檔編號D03C19/00GK1772989SQ20051006124
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月24日 優先權日2005年10月24日
發明者周赳, 吳文正, 龔素瓅 申請人:浙江理工大學