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1、堕塑堂堡篁翌鲞笙! 塑：! ! ! ：! ! ! ! 织物图案提取中的断线连接及其矢量化 周平”赵匀汪亚明2 杜立江 浙江人学农上学院，杭州，3 1 0 0 2 7 )( 浙江上程学院汁算机视觉与模式识别实验窀) 摘要：提出虚点探索方式的直线和综合轮廓跟踪浊，能快速获取满意的织物图案纹样，还提出r 矢量罔型值点的缩减策略和多 种拖功编辑方法实验表明此研究结果可减步凡机交互量，凡幅度提高获取织物图案设汁与仿制的效率，具有相当的实用价值、 美键词：织物| 皇| 案轮廓跟踪边缘断线连接欠量化 中图法分类号：T sJ 0 5l l 文赫标识码：A 从织物图像中提取织物图案是纺织品没计L j 仿 制中的
2、重要工作，多数用L O G 、s u s a n 、c a n n y 这类有 效的检测器来提取边缘”“。然而，因织物图案的纹 理特性，提取织物罔案的边缘后，断线刚隙和毛刺大 量存存，给进一步的矢量化编辑造成幽难。国内织 物没f 1 生产企业仍然用手工或人机交互描绘来提取 织物图案，为此，迫切需要研究解决这一问题。本文 就此提出了直线和综合轮廓跟踪连接策略，并阐述 了实现连接修正图像矢量转化与编辑的方法。 1 断线跟踪连接策略 1 1 边缘检测及预处理 通过比较发现：具有非极大值抑制和双闯值检 测、连接边缘的c a n n v 榆测器柏对较好，故用该检测 器获取的边缘为基础进行研究。 本文涉及
3、的织纹图像矢量化处理流程见图l 。 其中，彩色，灰度图像通过c a n n v 检测器获取的边缘 已是二值图像。在断线跟踪连接前，以逆时引方向 按8 邻域搜索判别来剔除边缘毛刺和孤点，以避免 误导跟踪，使边缘细节更光顺。 雕百酉雨了夏E 西目 区窭一医望匾一糜i 陪荤面羽 ：笪旦r 丽硐陬司犀i 硒嘲 厂醑，柰丽l 盟掣惶堡J 埋整塑到 ，。!：，一一 显示自动竺线1 一边缘线段I n i 函 _ 堡堡堕堡壁型塞忭】 图l 织纹图像矢量化处理流裎 1 2 断线连接的虚点探索法 在充分利用方向信息的基础上，采用4 8 邻域 结合的探索方法，考虑了距离圜素和与向因素，能够 得到较长边缘，效果比单纯
4、8 邻域探索要好，同时还 解决了锯齿型重叠边缘的处理难题。 直线跟踪连接阈值参数设计为：连续同方向像 素数量和修补点长度( 见图2 ) 。其中c 点为当前 点，a b c 为当前方向。若优先考虑方向则邻点考察 顺序为d 曲e f 。若优先考虑距离，如果距离相等再考 虑方向，则邻点考察顺序为d e 蟾h 。 补点1 I 度阑1 kk 向 阑 图24 8 邻域直线跟踪法 如果当前点在8 邻域内搜索不到边缘点，一般 跟踪算法就结束该条边缘的跟踪。然而，我们的综 台跟踪方法可做出更进一步的判断。该方法的探索 思路见图3 ，其c 点为当前点，a b c 为当前方向；考察 c 点8 邻域，若d 嘞都不 是
5、边缘点，则试探在c 点 的8 邻域d e 圾h 补虚点。 咒是在d 点补虚点，考察t 的8 邻域i g h 泳，若都不足 边缘点，则将当前补点调 整为点e ；再考察e 点的8 邻域】m “ o ，糟都不是边缘 点，继续依次调整虚点为 a bm ln l Ce l l dg lo l lI | t ! ff 碓点长度闷值 图34 8 邻域综合跟踪 击 点f h ，再分别探索。若在c 点的8 邻域d e 蛳t 补到虚点，且以其为当前点再作8 邻域探索还是术 找到边缘点，则在d 点补一点，并置其为、前点，以 b c d 为当前方向，继续上述操作，直到找到边缘点或 达到补点艮度阈值。若在补点艮度闽值界
6、内都没找 到边缘点，则表示一条边缘线结束，且所朴各点无 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第2 4 卷第6 期 效，删除奉次所补的各虚点 尾点。 点c 即为该条边缘线的2 2 矢量线的抽稀表达 条边缘线练合跟踪结束后，再判断这祭边缘 线是否为假边缘。综合跟踪连接阈值参数设计为： 补点长度、弱边缘长度和虚实点比例、补点长度阈 值表示向前探索的像素个数；弱边缘长度闽值用于 限制边缘长度，鼍检测到的边缘长度小于阈值，就判 定为般边缘而被剔除。结束每
7、条边缘线探索后，计 算此边缘线的像素点数，并与弱边缘长度阈值比较， 小于阈值则删除整条边缘线，否则保留。这样可删 除大量重叠边缘和噪波点群。虚实点比例闽值用于 限制边缘中虚点m 现的比例，当边缘中虚点所占比 例超过阈伉时，就判定为假边缘而被剔除。结I 乏每 条边缘线探索后，i | 算此边缘线的点数和虚点数，求 虚点数和总点数的比值，与虚实点比例阁值比较，大 丁蒯值则删除整条边缘线，否则保留。这样可删除 一些重叠边缘和错误的连接。 2 矢量化实现方法 对图像进行矢量化可使织物图案不随分辨率的 改变而模糊不清，并利于编辑修改和减少存储空间， 所以是实现织物图案c A D 、提高工程应用价值的重 要
8、绀成。 2 1 边缘像素点的矢量化 跟踪连接后的边缘信息以型值点形式保存在数 组和临时文件中，数据结构设计如图4 所示。在每 一条非直线边缘线内，对型值点采用3 次B 样条曲 线实现拟合“，并巾f I I 线拟合得到的顶点代替原轮 廓点。为不破坏边缘的连续性，拟台曲线的两个端 点应保持不变。 酱围嗣弱瓣箍竖霹 图4 边缘型值点信息保存的数据结构 在点阵图和欠量图之间由临时文件传递数据， 为节省空间和简化读写操作，f | 缶时文件均采用二进 制文件格式。从临时文件a 、b 读人断线连接后的图 像，边缘点的x 坐标存人数组b b ，y 坐标存人数组 b b l f 】，以一l 标志一条边缘的开始，
9、也标志前条 边缘的结束，一2 桥志全部结束。在一条边缘内部 用3 次B 样条拟合来取得光滑边缘。从临时文件 “d 凑人边缘检测后的图像为修币参照背景，数组 p p x 存放背景边缘点的x 坐标，数组p p y 存放背 景边缘点的v 坐标。矢量化图形以D x F 格式输出， 或在编辑修正完毕后以B M P 格式保存。 为便于编辑，需要在保证矢量化曲线形状不变 的条件下，最大限度地减少f f I 线上的点数量。其关 键是定义抽稀因子。 已有步长法、线段过滤法、圆柱法和道格拉斯 普克( D o u 甜a s P I ，池e r ) 法等拙稀方法。D o u d a s P 0 i k e r 法与逐
10、点筛选法，因阈值明确，又町较好地平 衡形状精度与最大限度减少矢量数据二暂，当为首 选。我们采用文献 4 推荐的逐点筛选法进行冗余 点的抽稀。 2 3 矢量图的辅助修正 因织物豳案提取的复杂性，获得图案边缘的矢 量化图形后，用光标拖动等修正矢量线位置不可避 免，故需设计相应的辅助修正特性。 2 3l 断线连接用于连接因方向变化过大、断线 问隙过大或杂散点影响而未连成同一条的边缘线。 用光标吸附到断头a ，拖动光标吸附找到断头b ，完 成一次连接。这要判断断头a 、b 在边缘段数组中位 置的8 种组合态。本文采用数组中的子串移动和子 串反转等算法来实现上述8 种状态的廊对连接。 23 2 边缘移动
11、 用于剔除边缘跟踪留下的剩余 点所构成的覆盖边缘，或困细微间隔使边缘断裂而 判断困难时。 2 3 3 单点调整用于参照底纹图案来拖动样条 曲线上的型值点局部位置，调整偏离边缘或不到位 边缘。 23 ，4 边缘抽稀 用于在保证形状条件下进一步 抽稀边缘点，用更少的点来表示一段边缘。若选择 5 点抽稀，则单击c 点附近，a b c d e 点即被删除，而矢 量线并不发生偏离。可选择单点抽稀、3 点抽稀、5 点抽稀。 2 35 假边删除用于参照底纹图案删除假边缘， 或删除其它无用的边缘。由鼠标单击点所吸附找到 的边缘线为当前边缘线，自动向两边延伸搜索到该 边缘的两个端点，清空该边缘上所有的点。 23
12、 6 边缘加点 用于因局部边缘点数不够而使 边缘发生偏离时，为单点调整提供操作点。若边缘 线在s 处偏离参照底纹，而附近无边缘点可用，在加 了a 、b 、c 点后便可作 单点调整 。在当前边缘线数 据链中，所加边缘点的队列位置处于前后操作点的 中间。 2 3 7边缘断开用于冈误跟踪而发生矢量线偏 位，或因断头距离较近而发生错误连接时。在本文 链表结构中，1 表示新边缘开始或上条边缘结束， 故设当前边缘点坐标为( 一l ，1 ) 便完成边缘断开 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove
13、the watermark 堑望兰堡笙丝鲞兰! 塑 ：! 婪：! ! ! ! 和删除边缘点操作。 3 实例与分析 在进行去毛刺和断线连接时，= ：卜仅需要正向扫 描处理一遍，而日需要反向扫描再处理一遍，以尽可 能提高边缘连通质量。图5 、刚6 分别为两组图像 矢量化的验证实例( 图6 为含污染噪声的模糊织物 图案) 。图( a ) 为原图像，图( b ) 为边缘榆测结果，图 ( c ) 足对图( b ) 作去噪和综合跟踪连接得到的点阵 图，图( d ) 红线部分是在图( c ) 基础上得到的仪含少 量线条的自动矢量化轮廓图案。各操作点分布均 匀，利于进一步编辑修正。图5 ( d ) 为做了少量
14、交互 修正的结果，图6 ( d ) 是未做任何编辑修正的矢鼍化 状态。图5 ( d ) 、6 ( d ) 灰色部分足参照图案底纹，不 用作保存。 ( a )御mf d ) 图s 对人像图案的自动断线连接与矢量化验证 的矛盾，所以，用光标拖动矢嚣线型值点的修正不可 避免。即便如此，本研究还是减少了人机辅助修正 量，大幅度提高r 描线操作获得织物设计与仿制图 案的效率。今后，为方便工程应用和获得更高编辑 效率，将设纠对点阵图自遁应的B 样条线，以及局 部复制、镜像、层表达和缩放等特性，并继续深入研 究织物图案的边缘榆测。 4 结论 织物图案的自动提取与矢量化历来是个难以解 决的问题，然而，本研究使
15、该问题的解决向前推进了 一步。本文提出了虚点探索方式的直线和综合轮廓 跟踪法，用于对彩色织物图像的图案纹样进行自动 断线连接。通过对每条边缘线逐点筛选剔除冗余边 缘点，然后转换成3 次B 样条线来实现像素点到矢 量图形的转化。最后以边缘细节图为参照底纹，对 所获得的矢量化图形进行少量的局部拖动编辑，便 能快速获取满意的织物图案纹样。本文还提出了矢 量图型值点的缩减策略和多种拖动编辑方法。实验 表明：研究结果可减少人机交互量，大幅度提高获取 织物图案设计与仿制的效率，在工程应用上具有相 当的实用价值。 l ( a )( b ) r c l ( 由 2 圉6舍噪声模糊织物图案的白动晰线连接与矢蟹化
16、验证 实验表明：织物图像自动矢量化的效果直接取， 决于边缘检测和自动断线连接的效果，如果边缘检 测结果中的非孤立噪波点很多，加大去噪力度将丢 4 失部分细节。保留细节与去除噪声是一对难以平衡 参考文献 工合等医学图像的快速最优化边缘检测计算机学报，l 蛳 ( 】2 ) ：J 0 6 4 】0 6 8 l a T lM u 叩h y A nI “呻v e dE d g em l o n 州R a gT * c I m l q u e E B ，O LJ ，2 0 0 2h t p ：，d i k l Id k ，l j 洲p a p c n ，d s 删2 一E d 萨、 工汝传计算机图形技术原
17、理及应用北京：人民邮电出版社 1 9 9 8 ( 2 ) ：1 1 1 一1 1 3 易辉伟等地形图矢量化的后处理中囤有色金属学报，2 【1 0 2 ( 4 】：8 ( 】8 - 副1 。一H 一十一“- 一+ 一一十一+ 一”一一H 。 i欢迎订阅2 0 0 4 年纺织导报 纺织导报是一本介绍全球纺织行业新概念、新技术、新工艺、新原料、新产品和新设备的综合类科技期刊。纺织 导报努力实践“为行业发展服务、为企业技术进步服务、为读者服务”的三服务办刊宗旨；注重国内、国外专业技术的互 通性和互补性，强调上、中、下游产业链的依存性和连贯性；坚持“求新与创新”的报道特色，力求做到信息大、覆盖面广、 具
18、有前瞻性、导向性。纺织导报已多次获得我国期刊界的国家绒大奖，在国内外亭有良好的声脊。纺织导报愿以真 诚的服务为行业决策者、企业经理人、科技工作者提供行业最前沿的技术动志及最新的发展信息，成为读者真正的朋友。 可通过全瞽邮局订阅或直接向编辑部订阅。邮发代号：8 2 9 0 8 ，双月刊：1 2 0 元，年。 奉编辑部同肘出版中国纺织文摘( 捉月刊) 1 8 0 元，年、中国纺织品价格通讯( 周刊) 5 0 0 元年。 详情请洽： ! 电话：0 1 0 “1 5 3 册5 “1 6 7 4 7 9传真：0 l o 一6 4 1 5 9 7 0 2 ； 地址：北京东直门南大街6 号中纺大厦l o 层纺织导报编辑部邮编：l o 帅2 7 j l网址：w w w 删e a 机m c n电子邮件：i 椭 觚l e m r - c 伽明 、一一一一一一一。+ 一+ _ + 一一十+ 一”+ + _ + 一一一+ 一“ 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark