图像变换在多臂织物组织设计上的应用.pdf

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1、第2 7 卷第7 期 2 0 0 6 年7 月 纺织学报 J o u m a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 7N o 7 J u l 2 0 0 6 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 6 ) 0 7 0 0 2 3 0 4 图像变换在多臂织物组织设计上的应用 施国生，张瑜秋，熊超 ( 浙江理工大学，浙江杭州3 1 0 0 1 8 ) 摘要传统的织物组织设计是通过对织物组织的穿综、纹板的修改来设计新组织，它要求设计者具有很好的设 计经验，而且需要设计者通过鼠标以逐点点击的方式来设计新组织。基于图像变换的技术理论，提出了一

2、种与传 统设计不同的方法，从现有的织物组织图像出发，根据图像的扭曲、错切、剪贴等变换原理，对组织图像进行变换，再 对变换后的组织图像进行识别，得到具有不同变换特征的新组织。通过选定不同的变换方法和参数，可以在短时间 内由一个现有组织变换出多个新组织，操作简单，设计效率高，为多臂织物组织设计提供了一条有效的设计途径。 关键词多臂织物组织；织物c A D ；组织设计；图像变换 中图分类号：髑1 0 5 1 1文献标识码：A A p p l i c a t i o no fi m a g et r a n s f o r m a t i o nt e c h I l i q u eo nd o b

3、b yf a b r i cw e a V ed e s i g n S H IG u o s h e n g ，Z H A N GY u q i u ，X I O N GC h a o ( 夙咖愕S c i 一矗踟觇瑙如，讹嘞帆，劢咖口愕3 1 0 0 1 8 ，现i ) A b s t r a c tT h et m d i t i o n a lm e t h o dt od e s i g nf 如r i cw e a V ei st h m u g hm a k i n gV a r i a t i o n si nh e d d l e sa n dc a r d so n t h

4、 ew e a V ep a t t e m ，w h i c hr e q u i I sad e s i g n e rw h os h o u l dh a v ee x p e r i e n c ei ni ta n dh a st od ot h eb o r i n g o p e r a t i o na sc l i c k i n gw i t hm o u s eo n eb yo n ea c c o r d i n gt oe a c hv a r i a t i o n T h i sa r t i c l ep r e s e n t san e ww e a v

5、 e d e s i g nm e t h o dt h a t i sd i f k r e n tf m mn o 珊a lo n e s I ti sb a s e do nt h e p r i n c i p l eo fi m a g et r a n s f o n a t i o n t e c h n i q u e ， a n ds t a n i n gf 而mt h ee x i s t i n gw e a v ep a t t e m s ，t r a n s f o 珊sw e a V ei m a g e sV i as u c ht e c h n i q u

6、 ea s t w i s t i n g ，c u t t i n g ，6 l l i n g ，e t c T h e n ，r e c o g n i z i n go ft h et m n s f 0 珊e dw e a v ei m a g ei su n d e r t a k e nb yc o m p u t e r a n dan e ww e a v ep a t t e mw i t h v a I i e dt r a n s f o 珊a t i o nc h a r a c t e r i s t i c si so b t a i n e d B ys e l

7、 e c t i n gd i f k r e n t t r a n s f o 肌a t i o nm e t h o d s a n dp a r a m e t e r s ， t h i sd e s i g nm e t h o dc a ng e tm a n yn e ww e a v ep a t t e m sb a s e do nt h e e x i s t i n go n ei nam i n u t e I “ss i m p l ei no p e m t i o na I l dh i g h e m c i e n ti nd e s i g n i n

8、g ，t h u sp r o V i d i n gag o o dw a y f o rd o b b y 鼬r i cw e a v ed e s i g n K e yw o r d s d o b b yf a b r i cw e a v e ；f a b r i cw e a v eC A D ；胁r i cw e a v ed e s i g n ；i m a g et r 肌s f o n n a t i o n 纺织C A D 系统把织物组织设计人员从繁重的 手工描点操作中解脱出来，人们根据现有的设计方 法，如底片设计法、旋转设计法、叠加设计法等。1 1 ，在 C A D

9、系统中加入了镜像拷贝、组织旋转、组织联合 等功能，来辅助设计人员的工作。现在电子多臂机 已经普及，织机的综片数在保证质量和产品效率的 同时得以很大的提高，织造组织循环大，具有织纹效 应组织的工艺条件已经成熟。而组织循环大并具有 美观花纹效应的组织设计难度大，对设计者的要求 高。除了利用c A D 系统中已经提供的几种常用的 设计功能外，设计人员仍然无法摆脱通过鼠标逐点 点击设计组织的模式，已有的多臂织物组织设计方 法已经不能满足当前的需求，因此，需要对多臂织物 组织的设计方法进行更深入的研究。 本文提出了不同于传统设计的一种新的组织设 计方法，它基于现有的优秀组织图像，应用二维图像 变换的原理

10、，通过对组织图像进行扭曲、错切、剪贴 等变换，得到新的织物组织。 收稿日期：2 0 0 5 0 7 2 3修回日期：2 0 0 6 0 3 0 7 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目( 1 0 2 0 2 3 ) 作者简介：施国生( 1 9 4 6 一) ，男，教授，硕士。主要研究领域包括纺织c A D 、计算机图形图像处理等。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【2 4 】纺织学报第2 7 卷 l 扭曲变换法 1 1 组织图的图像变换 要进行扭曲

11、变换的组织图可以从组织图册上扫 描得到，也可从织物C A D 系统的维织库中输溅。通 过扫描褥到的组织图像需要进行灰度化、剪裁、旋 转、去噪等预处理，图l 就是从组织图册上扫描后 经预处理褥到的组织图像。 图1 颓处理后的图像 扭虢变换是一种菲线性变换，它的变换方程是 简谐振动方程的变体。振动可以只沿戈方向或，方 向进行，也可以沿省和 ，方向同时进行。将图像的 像素按振动方程进行移动就产生了扭蘸效果。因为 沿方向进行变换，经纱循环数会增大，从而导致 综片数的增加。因此在组织设计中，图像扭蘸变换 一般沿y 方向进行。 对图l 送行y 方向的扭益变换，变换公式为 fy ：= y i + As i

12、n ( 2 7 c 菇。丁+ a ) + d 聋l 戈。 式中，并。、芄为原图像像素点懿横、缀坐标；菇：、为 变换后像素点的横、纵坐标；A 和r 分别为扭曲的振 幅和震期( 以像素为单位) ；臂为初相位；露为像素在 y 方向的偏移量。图2 为对图l 进行正弦函数扭曲 后得到的图像。 露2 疆曲变换后酌图像 薹2 变换图像的组织识别 组织图上黑色季爨自色方格分别表示经组织点秘 纬组织点。根据原有组织的经纬循环数，将变换詹 的图像按方格划分成组织点区域。图3 为对图2 经 方格划分处理后的图像。 图3 方格划分后的图像 把变换后整幅图像的平均灰度值作为阈值，对 每一组织点区域计算像素的平均灰度值，

13、并与阂值 比较，判别该组织点是经组织点还是纬组织点，用l 表示经组织点，O 表示纬级织点，就可褥裂变换后的 组织矩阵A A2 0e 0lO0OO OO0e eOOO O0O0 0l110IlIl0 O 00 000 00 0 O OOiO0llO OOlO OO O OO OOl 1lOllO001Oll0OO O0Oll llOllOlOllOlOO OllOll 1O O 0OOll0lO OO1lOOl0 O Ol1Oll0lOO Oll1lOllll 01l0ll0O OllllOO Ollll O OOlO O OllllOO OlIOOl0 lOllOll1lO O Ol0llll

14、Ol lO1OOllO OO1OllO1llOl OlOltOOOlOllOllOlOOO l1OllO1Ol1Ollll1O11O lOO OO OllOllllOllOllO 0llO1lO1l11O1lOO O OOl OllOlllllOllOlOllOll O O 0l0l1Ol101O00110lO lO l llOllOlO O O l lO O O0l 1O11ll01000IO11O11O1 O l0Ol l O O0llllO O Oll0 O ll1OOO 0Ol110 00110OlO lO 0G 0O O 0O O0 0l0llOll0 00OO O0OO 0OO 0

15、llO 0O000 Oe00 0OO00 0OO 0lOll00O l 。3 变换组织的处理 扭曲变换后的图像会产生以下2 种情况。一是 生成的组织可能会有经纬浮长过长的现象，需要傲 经纬浮点的适当修改；二是会产生面积较大的空白 区域，对于这种区域的处理，可以将图像的上下两部 分进行衔接，也可以对空盘区域进行缓织点的填充。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第7 羯麓国童等：图像变换在多臂织物缓织设计上酶应廷【2 5 】 另外，变换组织的综片数可能会

16、增多，必要时可以进 行减少综片数的处理。图4 为对变换组织A 进行 处理磊褥到静缝织，瞧5 为鋈4 所示组织静连接效 果图。可以看出变换组织具有明照扭曲变换的花纹 效果。考虑到拉绞的要求，新组织使用顺穿法穿综。 圈l 所示的斜纹组织经抠睦变换魅得到的薪缀织是 曲线斜纹，该方法与已有的曲线斜纹设计方法棚毙， 无需设计者具有很丰寓的设计经验，无需手工完成 穿综图或单独设计纹板图，只需点击功能按钮，填写 参数，鞠哥在数卡秒内得到薪组织，通过改变参数， 又可得到不同的新组织。该方法还可以对其它类型 的组织进行变换，得到具有不同扭曲风格的新组织。 蚕4 赴璐后豹变换缝缀蚕5 撬灏变换组织遣羧圈 2 错切

17、变换法 错切变换是一种图像的几何变换。首先将二维 图像的像素坐标p ( 髫，y ) 表示成齐次坐标 尹( 菇，y ，1 ) ，经错切变换后像素的齐次坐标表示隽 p ( 并7 ，y ，1 ) ，二维图像错切变换的公式为 r 1 t a n 卢 0 ( 菇，y 7 ，1 ) = ( 并，芦，1 ) lt a n 坟 lo l 蠢；矗： 王 式中，a 、p 分别为戈、y 方向错切变换的角度；d ，、d ： 分别为菇、，方向上的偏移量。当lpl 等 o ，理= o 时，进行y 方向的变换；当Iaj 詈 o ，卢= o 时，进行 戈方向的变换。在组织错切变换中，考虑到变换后 组织综片数要尽量少，一般采罴

18、y 方岛鹣错切。 对图l 中的组织图沿y 方向进行错切变换，变 换公式为 f y ：= 罗；+ 并i t a n 声+ 蠢2 l 茗。菇。 取卢= 4 5 。，d ：= 0 ，处理步骤与扭曲变换法相同，变 换后生成如图6 所示的组织。该组织具有与原组织 不同的外观效果，而且它的综片数只是原来综片数 的一半。该方法对斜纹组织进行错切变换，可以产 生与原组织不圈风格的辩纹变仡组织，它丰富了斜 纹组织的设计方法，加快了斜纹变化组织的设计 速度。 匿6 错甥变换组织 3 剪贴变换法 剪贴是二维图像处理中一种简单的处理方法， 组织剪贴变换法是剪切原组织图中一定区域内的图 形，震其它形状大小槌同的组织图形

19、寒替换，使生成 的组织具有不同的外观效果。在设计中，可以将花 纹效果明显的组织图形，如小提花中的一些小花纹 图形，保存为组织图形元，作为剪贴变换法的替换图 形。图7 ( a ) 鄂为图l ，将其方框里瑟示缫形提取，用 图7 ( b ) 组织图方框区域的图形替换，生成图7 ( c ) 所 示的组织图。 图7 剪贴变换组织 使震剪赡变换设计方法时，需要缀据愿组织的 特点来选择剪贴对象，一般选择与剪贴区域形状相 同的组织图形，这样可以避免经纬浮长过长的现象 出现。剪贴变换法设计方便、灵活、实用。这种组织 蘑形的联合设计方法，可以看成是组织联合设计法 的一种拓宽。 4 其它变换法 除以上3 种方法外，

20、还可利用球面、挤压、极坐 标等变换法，如图8 、图9 就是对平纹变他组织进行 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【2 6 】 纺织学报第2 7 卷 挤压和球面变换得到的组织。在组织设计中也可以 囝时使耀2 种或2 释以上懿变换方法，其基本步骤 相同，在此不一一赘述。 圈8 挤压变换组织遴接图图9 球面变换组织连接图 5结束语 本文介绍了如何由一个现有的斜纹变化组织迅 速生成多个具有不网风格组织的薪设计方法。此方 法不仅适用于斜纹组织，对其它类型的组织

21、也同样 适震。它利孀了图像可视性强的特点，将二维图形 图像变换的理论应用于组织设计上，并在自行开发 的织物缀织C A 羚系统中实现，利用该系统，哥浚在 短时间内由一个组织生成系列变化组织，充分利 用了前人留下的优秀组织，为织物组织设计人员开 辟了一条新的设计途径。当然，上述变换也可以直 接对组织矩阵进行替换得到新组织，对于相同的组 织，矩薄变换豹计算量要远小予隳像变换，焉且无嚣 经过组织识别的步骤。且使图像变换设计方法具有 可视性强的特点，在进行变换缓织图像谈别时，还可 以根据变换图像的特点，调节分割线的位置和数量， 褥到不同风揍豹变换组织，这怒组织矩阵变换无法 做到的。 震本文介绍方法设计的

22、缀织一般经纬循环较 大，组织花纹效果明显，综片数也会较多。考虑到综 片数增多，会给织遗带来一定困难，因此变换中的参 数选择，要根据变换组织的综片数的增加稷度来确 定，当综片数增加过多时，需要减少综片；根据工艺 麴要求，变换组织的穿综一般使用颞穿法；囊于变换 运用的组织是已有的优秀组织，得到的变换组织的 经纬缀织点一般与原缰织裰同，这就避免了新组织 经纬组织点总数不平衡的问题，一般变换后的组织 每根经纱的经纬组织点的个数和相对位置都是不变 的，只是经组织点的起始位置发生变化。 但并非所有变换组织都符合工艺要求，如：有些 缌织会出现经向交织不平衡豹现象，可以在生产孛 使用多经轴调整经纱张力来解决问

23、题，但会相应增 加生产难度。医魏，一般在变换生戒黪大量组织中， 根据织物的外观效果、服用性能，织造工艺等多方面 因素选择符合要求的组织，或者将部分组织作为设 计素孝才来拓竟设计者的思路。对于变换后不符合要 求的组织，需要以后结合设计原理和织造工艺进一 步缝深入研究。黼 参考文献： 1 沈干黑白经纬织物组织设计图集( 上册) M j 京：他学工盈毽版裢，2 晒1 8 2 4 2 沈干黑白经纬织物组织设计图集( 下册) M 1 寨：诧学工鼗整叛穗2 晒。2 3 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark