一种面料数字化快速扫描系统、方法、介质及设备与流程

1.本发明涉及材料扫描及数字化的技术领域，尤其是指一种面料数字化快速扫描系统、方法、介质及设备。


背景技术：

2.传统行业，如鞋子、包包及服装等数字化程度不高，其研发、评审、生产制造过程往往在线下进行，研发周期长，修改难度大，成为行业发展的痛点。数字化的设计和生产是解决行业痛点的重要方式，但是其需要大量的数字化面料，面料的数字化扫描成为获取数字化面料主要途径。现存的面料扫描设备有的使用传统的数学建模的方法获得面料数字化贴图，其计算复杂度高，扫描时间过长难以进行大规模的数字化扫描；有的采用深度学习的办法进行计算，但是缺乏标准的面料扫描规范，获取的属性贴图质量较低，与面料的实际效果偏差较大；另外，现存面料扫描设备其生产制造成本极其高昂，难以投入实际生产环节。
3.因此，本发明提出了一种快速的面料数字化扫描系统，使用基于深度学习的方法进行快速面料扫描，同时使用标准的面料效果校对和修正系统以保证数字化面料的准确性，克服了目前市面上面料数字化设备扫描效率低，扫描质量不高并且价格昂贵的问题，为面料数字化的大规模推广提供了可能。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种面料数字化快速扫描系统，面料数字化扫描控制模块控制面料数字化扫描模块拍摄待测面料的不同照明图像，并由面料数字化扫描数据处理模块生成面料数字化贴图，经过面料数字化扫描效果校对和修正模块最终输出准确的面料数字化贴图，大大提升了面料扫描的效率，降低了成本。
5.本发明的第二目的在于提供一种面料数字化快速扫描方法。
6.本发明的第三目的在于提供一种非暂时性计算机可读介质。
7.本发明的第四目的在于提供一种计算设备。
8.本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种面料数字化快速扫描系统，包括：
9.面料数字化扫描模块，用于采集待测面料图像并上传至面料数字化扫描数据处理模块进行数据处理，以生成面料的数字化贴图；
10.面料数字化扫描控制模块，用于控制面料数字化扫描模块的光源的亮灭和相机的拍摄，以完成面料图像的采集和上传；
11.面料数字化扫描数据处理模块，基于深度学习方法对面料数字化扫描模块上传的面料图像进行计算处理，以输出待测面料的数字化贴图；
12.面料数字化扫描效果校对和修正模块，用于将面料数字化扫描数据处理模块输出的数字化贴图进行校对和修正，以保证输出结果的准确性。
13.进一步，所述面料数字化扫描模块集成有半球形暗室、led光源、相机、抽屉和面光源，其中：
14.所述半球形暗室的内表面设有黑色吸光材质，用于隔绝外部光照；
15.所述led光源均匀设置于半球形暗室的表面，用于为待测面料提供多方位照明；
16.所述相机安装于半球形暗室的顶端，用于从上往下拍摄待测面料图像，同时所述相机与面料数字化扫描数据处理模块通讯连接，由相机将拍摄得到的待测面料图像上传至面料数字化扫描数据处理模块；
17.所述抽屉设置在半球形暗室的底部，用于搭载待测面料，所述抽屉的搭载面料处采用半透明设计，从而允许设置在抽屉底部的面光源从面料背面照明；
18.所述面光源设置在抽屉的底部，其照射面积大于相机的视域范围，且所述面光源与面料数字化扫描控制模块通讯连接，能够变换从面料背面照明的面光源颜色。
19.进一步，所述面料数字化扫描控制模块，具体执行以下操作：
20.s101、首先控制点亮面光源，同时控制相机拍摄图像，然后切换多种面光源的颜色，再控制相机拍摄图像，得到对应的不同颜色的面光源从抽屉的底部照明的透射图像；
21.s102、待测面料放置于抽屉相机视域范围内，控制led光源依次点亮，同时控制相机拍摄图像，得到不同led光源照明下的待测面料的图像集合；
22.s103、控制关闭所有led光源，点亮抽屉底部的面光源并拍摄图像，然后切换抽屉底部的面光源颜色，再控制相机拍摄图像，得到不同颜色的待测面料透射图像；
23.s104、将上述步骤s101至步骤s103中得到的所有图像上传至面料数字化扫描数据处理模块进行处理计算。
24.进一步，所述面料数字化扫描数据处理模块，具体执行以下操作：
25.s201、将不同led光源照明下的待测面料的图像集合进行白平衡矫正；
26.s202、计算在步骤s201中经过白平衡的图像集合的平均亮度，并将该平均亮度与预设的标准亮度进行对比，对图像集合进行亮度矫正；
27.s203、计算面料数字化贴图，然后将面料数字化贴图及其对应的相机拍摄图像作为训练样本，对深度学习网络进行训练；在待测面料扫描时，以上述步骤s202中经过白平衡矫正以及亮度矫正后的图像集合作为深度学习网络的输入，从而生成待测面料的数字化贴图；
28.s204、以待测面料透射图像作为前景图像，以不同颜色的面光源从抽屉的底部照明的透射图像作为背景图像，使用抠图算法得到待测面料的透明度贴图。
29.进一步，所述面料数字化扫描效果校对和修正模块集成有面料校对图像采集模组、3d渲染引擎、面料属性贴图编辑模组和面料四方连续编辑模组，其中：
30.面料校对图像采集模组，用于对放置于光照稳定的标准灯箱之内的面料进行拍摄，并对拍摄得到的灯箱环境下的面料图像进行图像修正，得到标准的面料校对图像；
31.3d渲染引擎，用于模拟标准灯箱内部环境和输入面料的数字化贴图并渲染出其测量效果；
32.面料属性贴图编辑模组，用于微调面料的各张数字化贴图，同时将微调结果实时上传至3d渲染引擎进行渲染，直至3d渲染结果与面料校对图像一致为止；
33.面料四方连续编辑模组，用于对面料的数字化贴图进行裁剪和边缘处理，使面料的数字化贴图能够实现无缝拼接以及3d渲染结果无缝隙感。
34.本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种面料数字化快速扫描方法，在执
行所述方法中的步骤时，由处理器调用上述的面料数字化快速扫描系统中的所述面料数字化扫描模块、所述面料数字化扫描控制模块、所述面料数字化扫描数据处理模块以及所述面料数字化扫描效果校对和修正模块，以实现各个模块中对应的功能。
35.本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据上述的面料数字化快速扫描方法的步骤。
36.本发明的第四目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的面料数字化快速扫描方法。
37.本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
38.本发明能够克服现有面料扫描设备扫描效率低、扫描成本高和面料扫描结果不准确的问题，大大提升了面料扫描的效率，降低了成本，同时面料校对和效果修正系统可保证面料数字化贴图的准确性，实现面料的大规模扫描。
附图说明
39.图1为面料数字化扫描模块的结构示意图。
40.图2为面料数字化扫描控制模块的实施流程图。
41.图3为面料数字化扫描数据处理模块的实施流程图。
具体实施方式
42.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
43.实施例1
44.参见图1至图3所示，为本实施例所提供的面料数字化快速扫描系统，包括：
45.面料数字化扫描模块，用于采集待测面料图像并上传至面料数字化扫描数据处理模块进行数据处理，以生成面料的数字化贴图；
46.面料数字化扫描控制模块，用于控制面料数字化扫描模块的光源的亮灭和相机的拍摄，以完成面料图像的采集和上传；
47.面料数字化扫描数据处理模块，基于深度学习方法对面料数字化扫描模块上传的面料图像进行计算处理，以输出待测面料的数字化贴图；
48.面料数字化扫描效果校对和修正模块，用于将面料数字化扫描数据处理模块输出的数字化贴图进行校对和修正，以保证输出结果的准确性。
49.其中，所述面料数字化扫描模块集成有半球形暗室1、led光源2、相机3、抽屉4和面光源5，其中：
50.所述半球形暗室1的内表面设有黑色吸光材质，用于隔绝外部光照，所述半球形暗室1的半径为225mm，其半球形顶部设有用于安装相机的安装位，同时其侧面均匀开有24个镂空小孔，用于安装led光源；
51.所述led光源2有24个设置在半球形暗室1的镂空小孔处，且其为标准6500k色温的白色led光源，用于为待测面料提供多方位照明；
52.所述相机3为高分辨率工业相机，且其安装于半球形暗室1的安装位处，用于从上往下拍摄待测面料图像，相机工作距离为225mm，同时所述相机3与面料数字化扫描数据处
理模块通讯连接，由相机3将拍摄得到的待测面料图像上传至面料数字化扫描数据处理模块；
53.所述抽屉4设置在半球形暗室1的底部，用于搭载待测面料，抽屉4拉开则能够放置待测面料，关闭抽屉4则将待测面料送入相机3的视域范围内，所述抽屉的搭载面料处采用半透明设计，从而允许设置在抽屉底部的面光源从面料背面照明；
54.所述面光源5设置在抽屉的底部，由方形led阵列组成，面光源的表面安装漫反射板，用于保证光源的均匀性，同时面光源的照射面积大于相机的视域范围，且所述面光源与面料数字化扫描控制模块通讯连接，能够变换从面料背面照明的面光源颜色，所述面光源能够发射出红色光和蓝色光。
55.所述面料数字化扫描控制模块，具体执行以下操作：
56.s101、首先控制点亮面光源发射出蓝色光，同时控制相机拍摄图像，然后切换面光源发射出红色光，再控制相机拍摄图像，分别得到上述两个颜色的面光源从抽屉的底部照明的透射图像；
57.s102、待测面料放置于抽屉相机视域范围内，控制24个led光源依次点亮，同时控制相机拍摄图像，得到24张不同led光源照明下的待测面料的图像集合；
58.s103、控制关闭所有led光源，点亮抽屉底部的面光源，且控制该面光源的发射出蓝色光，然后拍摄图像，再切换抽屉底部的面光源发射出红色光，再拍摄图像，分别得到上述两个颜色的待测面料透射图像；
59.s104、将上述步骤s101至步骤s103中得到的所有图像上传至面料数字化扫描数据处理模块进行处理计算。
60.所述面料数字化扫描数据处理模块，具体执行以下操作：
61.s201、将不同led光源照明下的待测面料的图像集合进行白平衡矫正，以减少相机色差的影响；
62.s202、计算在步骤s201中经过白平衡的图像集合的平均亮度，并将该平均亮度与标准亮度进行对比，对图像集合进行亮度矫正，从而减少因led光源强度不一致造成的图像亮度变化；其中，所述标准亮度为对面料数字化扫描之前预设的一个标准亮度，使所有图像归一化到该标准亮度，从而避免相机、光源因素等导致的图像亮度不一致的现象，保证扫描的稳定性；
63.s203、计算面料数字化贴图，然后将面料数字化贴图及其对应的相机拍摄图像作为训练样本，对深度学习网络进行训练；在待测面料扫描时，以上述步骤s202中经过白平衡矫正以及亮度矫正后的图像集合作为深度学习网络的输入，从而生成待测面料的数字化贴图；
64.s204、以待测面料透射图像作为前景图像，以不同颜色的面光源从抽屉的底部照明的透射图像作为背景图像，使用抠图算法得到待测面料的透明度贴图。
65.所述面料数字化扫描效果校对和修正模块集成有面料校对图像采集模组、3d渲染引擎、面料属性贴图编辑模组和面料四方连续编辑模组，其中：
66.面料校对图像采集模组，用于对放置于光照稳定的标准灯箱之内的面料进行拍摄，并对拍摄得到的灯箱环境下的面料图像进行图像修正，得到标准的面料校对图像；
67.3d渲染引擎，用于模拟标准灯箱内部环境和输入面料的数字化贴图并渲染出其测
量效果；
68.面料属性贴图编辑模组，用于微调面料的各张数字化贴图，同时将微调结果实时上传至3d渲染引擎进行渲染，直至3d渲染结果与面料校对图像一致为止；
69.面料四方连续编辑模组，用于对面料的数字化贴图进行裁剪和边缘处理，使面料的数字化贴图能够实现无缝拼接以及3d渲染结果无缝隙感。
70.实施例2
71.本实施例公开了一种面料数字化快速扫描方法，在执行所述方法中的步骤时，由处理器调用实施例1所述的面料数字化快速扫描系统中的所述面料数字化扫描模块、所述面料数字化扫描控制模块、所述面料数字化扫描数据处理模块以及所述面料数字化扫描效果校对和修正模块，以实现各个模块中对应的功能。
72.实施例3
73.本实施例公开了一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据实施例2所述的面料数字化快速扫描方法的步骤。
74.本实施例中的非暂时性计算机可读介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、u盘、移动硬盘等介质。
75.实施例4
76.本实施例公开了一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例2所述的面料数字化快速扫描方法。
77.本实施例中所述的计算设备可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、pda手持终端、平板电脑、可编程逻辑控制器(plc，programmable logic controller)、或其它具有处理器功能的终端设备。
78.以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。