一種計算機輔助亂針繡制作方法技術

本發明專利技術公開了一種計算機輔助亂針繡制作方法，包括以下步驟：步驟１，繡線顏色子集選擇：選擇一定數量的繡線顏色作為繡線顏色子集；步驟２，鋪色：將待繡制圖像分割為若干色塊區域，然后對每個色塊區域從所述繡線顏色子集中選擇與色塊區域顏色距離最小的顏色繡線，填充生成繡品針跡方案圖像；步驟３，精繡：用一個正方形的的滑動窗口遍歷待繡制圖像，每次在該窗口所在位置根據待繡制圖像中的顏色分布尋找交叉針跡；步驟４，針跡順序優化：調整針跡順序，使步驟２和步驟３中相鄰獨立的針跡在繡制時連續走針，從而得到亂針繡繡品針跡序列；步驟５，針跡坐標轉換；步驟６，輸入電腦刺繡機，得到相應的亂針繡繡品。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于計算機軟件、計算機圖像處理和計算機圖形學
，涉及一種計 算機輔助亂針繡制作軟件方法，具體地說，是一種直接輸入數字彩色圖像輸出用于電腦刺 繡機制作亂針繡繡品針跡序列的方法，實現亂針繡工藝過程的計算機化。
技術介紹
亂針繡是由常州藝人楊守玉教授于二十世紀三十年代創立的一種刺繡藝術，它擺 脫了我國幾千年傳統刺繡“排比其針，密接其線”繡法的拘束，形成了獨特的“長短參差，斜 線交叉，分層攙色”亂針技藝，利于藝人自由表達思想情感，實現“畫理”與“繡理”的有機結 合；亂針繡長于繡制油畫、攝影和素描等稿本，繡品具有針法活潑、線條流暢、色彩豐富、層 次感強、風格獨特等特點，不僅迥別于中國的其它種類繡品，在世界范圍內也是極其珍貴的 藝術作品，多次作為國禮贈送給外國政府或領導人收藏，體現了其精美的藝術價值和深厚 的文化價值。目前江蘇省已將其列入首批非物質文化遺產，中國政府也已將其列入世界非 物質文化遺產申請計劃。然而，與傳統刺繡相比，亂針繡工藝錯綜復雜，從臨摹、鋪底，到上 色、調色，要采用“素描稿”與“色彩稿”對表現技法、操作步驟和創作效果進行反復思考和醞 釀，主要工藝過程迄今仍依賴于手工操作，作品創作周期長，成本昂貴，只作為政府饋贈禮 品用于國際禮物交往，而在市場上卻難覓其蹤，無法為普通人所擁有和認可；同時，亂針繡 對繡者的技藝素質要求非常高，不僅要掌握“畫理”和熟練的繪畫技巧，而且能掌握“繡理” 和熟練的刺繡技巧，繡者的成才之路艱辛而漫長，導致亂針繡人才日趨匱乏，對這一傳世絕 技的保護和傳承構成了極大威脅。采用計算機技術輔助亂針繡的制作可以縮短亂針繡繡品 的制作周期，降低制作成本，減小繡者的勞動強度，吸引更多年輕人學習和傳承這一獨特工 藝。然而，由于亂針繡工藝十分復雜，國內外尚未見有關計算機輔助亂針繡的研究報 道。與傳統刺繡工藝采用的平面繡法不同，亂針繡將不同方向、長短、粗細和顏色的針跡 交叉重疊堆積來表現物體的體積感、前后物體的空間關系及色彩變化。已有諸如文獻1田 緒安，李丙社，徐一兵刺繡圖像輪廓圖的計算機生成系統.西北紡織工學院學報，1998， 12(2) 196-198，文獻2孟波，謝琪，陳世福電腦刺繡CAD系統的設計與實現.計算機應用 與軟件，2001，18(10) 12-14.和文獻3吳一民，李佳，李海濤電腦刺繡CAD系統的設計與 實現.微計算機應用，2007，28 (12) =1335-1338.等所述計算機輔助刺繡方法均只支持平面 繡法，都是先采用邊緣檢測或色彩聚類將輸入數字圖像分割為互不交叉的若干閉合區域， 再采用諸如平包針、席紋、平針等平面針法或隨機針法對每個區域分別進行填充而生成針 跡。這種方法要求同一區域內的針跡首尾順次相連且針跡間盡量避免產生交叉，所生成繡 品的區域間缺乏顏色過渡，色彩層次單一，難以滿足亂針繡工藝的需要。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供。為了解決上述技術問題，本專利技術公開了，包括以 下步驟步驟1繡線顏色子集選擇依據待繡制圖像的色彩構成從可用繡線顏色中選擇指 定數量的繡線顏色以確保只使用指定數量顏色繡線生成繡品的色彩質量。繡線顏色數量根 據電腦刺繡機硬件條件指定，如6針的電腦刺繡機指定繡線顏色數為6種。步驟2鋪色將待繡制圖像分割為若干大的色塊區域，色塊區域大小取決于圖像 本身的色彩分布情況，色塊區域的面積不宜小于100像素，但不嚴格要求所有區域均超過 該大小，然后對每個色塊區域從步驟1選定的顏色子集中選擇與其顏色距離最小的繡線采 用交叉針跡填充繡品針跡方案圖像，待繡制圖像中的每一個點對應繡品針跡方案圖像中一 個正方形區域。例如繡品針跡方案圖像長寬可取為原待繡制圖像的5倍，即原圖上的一個 點對應針跡方案圖像上的5像素*5像素的一個正方形區域。這里一個交叉針跡指的是由 兩條相互交叉的針跡構成的一個針跡集合。其中顏色距離的計算根據所選擇的色彩空間決 定，若選用RGB色彩空間表示，顏色距離可采用歐氏距離或加權歐氏距離。步驟3精繡采用一個正方形的的滑動窗口首先覆蓋待繡制圖像 左上角，然后從 左至右，再從上至下滑動該窗口遍歷待繡制圖像，窗口大小根據需要生成的針跡長度設定， 每次在該窗口所在位置根據待繡制圖像中顏色分布尋找交叉針跡；步驟4針跡順序優化步驟2、3生成了 一個針跡的序列，本步驟在不改變不同顏色 針跡的覆蓋關系的前提下將同種顏色的針跡盡量連續排列，然后對連續排列的同種顏色的 針跡順序按照針跡的位置進行調整，將距離較近的針跡調整到一起，如果調整順序后相鄰 的兩針跡距離(第一針跡的終點與第二針跡的起點之間的距離)小于一定閾值，則插入一 個針跡連接前一針跡的終點與后一針跡的起點使刺繡機能連續走針，使原來相鄰獨立的針 跡在繡制時可以連續走針。步驟5針跡坐標轉換前面步驟生成的針跡起點和終點是以像素為單位的，本步 驟根據所使用的繡線寬度，將像素坐標轉換為電腦刺繡機使用的以毫米為單位的坐標格 式，從而生成電腦刺繡機格式的亂針繡針跡序列；步驟6，將所述亂針繡針跡序列輸入電腦刺繡機，從而得到相應的繡品圖像。由于電腦刺繡機硬件條件的限制，不可能同時使用很多顏色的繡線，例如6針刺 繡機可以同時使用6種顏色的繡線，如果針跡序列中使用超過6種顏色的繡線，繡制時需要 頻繁地停機換線，將嚴重影響繡品制作效率。本專利技術步驟1提供了一種將精英選擇遺傳算法(Elite Genetic Algorithm)應用 于繡線顏色選擇的方法，依據待繡制圖像的色彩構成從可用繡線顏色中選擇指定數量的繡 線顏色以確保只使用指定數量顏色繡線生成繡品的色彩質量。假設完整的繡線顏色集T= {、，、，....，tm}中共有m種繡線，從中選取一個k個 元素的子集S = Is1, ...，sk}，其中Si e T，i = 1，...，k，k為指定的顏色數，對待繡制圖 像中所有像素用該子集中的最相似的顏色替換可重建一幅與原圖像相似但有一定色差的圖像，用公式d^A)表示重建圖像與原圖像之間的色差，其中p、q分別為待繡制圖/ = 0 J = O像的寬度和高度，i、j為圖像中像素X、y方向以像素為單位的坐標值(這里采用圖像處理領域常用的一種坐標系圖像左上角為坐標原點，往右為X軸正向，往下為y軸正向)，Cij表 示待繡制圖像像素(i，j)的顏色值，D(Cij，S1)表示顏色值Cij與k個元素的子集中的元素 S1的距離，顏色距離的計算可以采用RGB、YUV或其它顏色空間中色彩距離的計算方法。本 步驟采用精英選擇遺傳算法求得一個顏色子集S，使得重建圖像與原圖像之間具有較小的 色差。本專利技術步驟2鋪色包括以下步驟步驟21平滑圖像通過圖像去噪算法去除待繡制圖像的細節特征，保留大色塊的 輪廓特征，本步驟的目的是避免步驟22按顏色分割圖像時產生大量面積小于一定像素數 的區域，所述的大色塊區域指面積大于80 100像素的區域。去噪算法可以選擇任何在 去噪的同時能夠很好地保持圖像邊緣的算法。例如Rudin、Osher和Fatemi于1992年在Nonlinear total variation based noise removal algorithms. Physica D，1992， 60(1-4) =本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種計算機輔助亂針繡制作方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟１，繡線顏色子集選擇：根據待繡制圖像的色彩構成從當前繡線顏色中選擇一定數量的繡線顏色作為繡線顏色子集；步驟２，鋪色：將待繡制圖像分割為若干色塊區域，然后對每個色塊區域從所述繡線顏色子集中選擇與色塊區域顏色距離最小的顏色繡線，采用交叉針跡填充生成繡品針跡方案圖像，待繡制圖像中的每一個點對應繡品針跡方案圖像中一個正方形區域，所述交叉針跡為由兩條相互交叉的針跡構成的一個針跡集合；步驟３，精繡：用一個正方形的的滑動窗口覆蓋待繡制圖像的左上角，然后滑動該窗口遍歷待繡制圖像，每次在該窗口所在位置根據待繡制圖像中的顏色分布尋找交叉針跡；步驟４，針跡順序優化：調整針跡順序，使步驟２和步驟３中相鄰獨立的針跡在繡制時連續走針，從而得到亂針繡繡品針跡序列；步驟５，針跡坐標轉換：根據所使用的繡線寬度，將以像素為單位的針跡起點和終點坐標轉換為電腦刺繡機使用的以毫米為單位的坐標格式，從而生成電腦刺繡機格式的亂針繡針跡序列；步驟６，將所述電腦刺繡機格式的亂針繡針跡序列輸入電腦刺繡機，從而得到相應的亂針繡繡品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫正興，陳圣國，項建華，張巖，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]