本申请涉及一种雅纹缎及其数码纹理数据生成方法,主要适用于纺织行业中的数码提花机。
背景技术:
传统素绉缎采用的是规则的五枚缎或八枚缎,其缺陷主要包括:(1)传统丝绸面料,织纹非常规则,延续了几十年;(2)缎面光线反射方向一致,不够柔和。
技术实现要素:
本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种利用现代技术,设计一种新型缎纹组织织物-雅纹缎及其数码纹理数据生成方法。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括:
一种雅纹缎,其特征是:正面以经浮点为主,纬浮点以散点形式随机均匀分布,任意经线或纬线上所有纬浮点均不相接,相邻纬浮点之间间隔l~r个经浮点,任意纹理上下左右连接处均满足纹理要求(即纹理规则或者说收束条件)。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案还包括:
一种雅纹缎的数码纹理数据生成方法,其特征是包括以下步骤:
根据设计纹理要求,确定纹理的基本参数,纹理尺寸m,n,纬浮点间隔范围l,r,斜帐篷随机数初始参数x0,p,l,其中纹理尺寸m,n是指任意一个纹理图均由经方m像素纬方n像素构成;
利用斜帐篷映射生成montecarlo方法所需要的随机数列,所述斜帐篷映射的公式为
初始参数x0、p选取于[0,100),xn保留4位小数,得到随机数列{xl+1,xl+2,xl+3…},保留小数部分,得到大于等于0小于1的随机数列
通过马尔科夫场纹理生成方法与标记筛选法生成基本的纹理式样,
纹理以位图的形式呈现,用一个m×n的比特矩阵来表示,其中0代表经浮点,1代表纬浮点,表示为
a={ai,j}m,n
其中i,j为整数且i∈{0,1,...,m-1},用函数x表示如下
ai,j=x(x,a’i,j)
其中a’i,j表示ai,j的环境,x为随机变量,通过斜帐篷映射tent()生成,
a’i,j={ak,l|k,l为整数,且满足k≠i或l≠j}
并且存在x’使得
ai,j=x(x,a’i,j)=x’(x,a”i,j)
其中a”i,j={ak,l|k≤i,l≤j且k,l不同时等于i,j}①
或a”i,j={ak,l|(k<i且l=j)或1<j}②
在此条件下,按照马尔科夫随机场的方法按i、j顺序逐点生成,并对其中每一个纬浮点,按照其位置和纬浮点间隔范围l,r对其经向与纬向的影响范围进行标记(即每一个纬浮点间隔范围l,r内不允许再出现纬浮点);
采用迭代拟合的无缝拼接方法,对纹理边缘处按照相同的规则(纹理要求)进行延拓,直到生成完整的雅纹缎产品纹理图。
本申请与现有技术相比,具有以下优点和效果:结构设计具有随机纹理的错落感,实现无缝拼接,实现方法可靠方便,缎面呈现漫反射光泽,雅致、柔和,面料绉面细腻,弱化了传统缎类织物的经柳和纬档。产品极具个性化、唯一性、底纹组织横向无规律性,抗仿制能力强。
说明书附图
图1为本申请实施例雅纹缎的局部纹理组织图。
具体实施方式
本申请通过数学建模、计算机模拟等方法,利用计算机智能设计技术设计一种具有特殊组织结构的缎纹纹理,赋于缎类丝绸新产品。
本发明提供了一种结合混沌算法、数学规划、迭代拟合等方法的数字化纹理生成算法,由该算法设计生成的纹理——雅纹缎具有以下特点:
1、正面以经浮点为主,纬浮点以散点形式随机均匀分布,使得面料既有缎面的光泽感以及随机纹理的错落感。
2、纬浮点分布随机均匀,任意经线或纬线上,所有纬浮点均不相接,相邻纬浮点之间间隔l~r个经浮点(l,r事先给定,一般2≤l<6≤r),即经浮长为l~r。
3、纹理能够无缝拼接,即在给定的尺寸下,上下左右各循环拼接处同样满足收束条件,视觉上无衔接感,即实现无缝拼接。
在本发明中,雅纹缎纹理的生成主要分为以下4个步骤:
1、根据设计纹理要求,确定纹理的基本参数,如纹理尺寸m,n,纬浮点间隔范围l,r,斜帐篷随机数初始参数x0,p,l等。
2、利用混沌算法——斜帐篷映射(skewtentchaoticmap)生成montecarlo方法所需要的随机数列。
3、通过马尔科夫场纹理生成方法与标记筛选法的生成基本的纹理式样。
4、采用迭代拟合方法处理边缘衔接处纹理,使得纹理整体呈现无缝拼接的性质。
具体的步骤及说明如下:
基于混沌算法的随机数生成
纹理生成需要运用到montecarlo方法,该方法会引用一个随机数列,本发明中采用一种经典的混沌算法——斜帐篷映射(skewtentchaoticmap)作为随机数发生器。
混沌系统是非线性的系统,表现出非常复杂的伪随机性,它对初始条件和控制参数非常敏感,任何微小的初始偏差都会被指数式放大,同时它又是确定性的,可由非线性系统的方程、参数和初始条件完全确定。因此,初始状态和少量参数的变化就可以产生满足算法需求的随机数列。
斜帐篷映射(skewtentchaoticmap)的迭代公式如下:
初始参数x0、p与初始迭代次数l任意选定,迭代l次后获得随机数列{xl+1,xl+2,xl+3...}。
在本发明中,为了获得更为均匀的大于等于0小于1的随机数列,我们对斜帐篷映射做了如下一些调整
初始参数x0、p选取于[0,100),xn保留4位小数,可以得到随机数列{xl+1,xl+2,xl+3...},保留小数部分,即可得到大于等于0小于1的随机数列
基于马尔科夫场与标记筛选法的纹理生成
本发明所生成的纹理以位图的形式呈现,因此可以用一个矩阵表示。例如对于门幅n针,循环数m的纹理,我们可以用一个m×n的比特矩阵来表示,其中0代表经浮点,1代表纬浮点。我们用以下形式表示:
a={ai,j}m,n
其中i,j为整数且i∈{0,1,...,m-1}
本发明对纹理生成采用马尔科夫随机场的方法,基底上的一个像素点的设定,可以被认为仅与其周边的微环境有关,因此可以将纹理的设计要求作为约束条件,利用montecarlo方法逐点生成。
由马尔科夫随机场的方法生成纹理矩阵时,矩阵每一个元素的值由带有随机参数的“规则”和其所属的“环境”共同决定,我们用a’i,j表示ai,j的环境,一般来说,
a’i,j={ak,l|k,l为整数,且满足k≠i或l≠j}
同时规则用函数x表示,则有
ai,j=x(x,a’i,j)
其中x为随机变量,通过斜帐篷映射tent()生成。
最常用的纹理矩阵通常是用点阵表示,即用0与1组成的比特矩阵(在纺织的泥地组织中分别表示经线或纬线上浮)。马尔科夫随机场的方法按顺序逐点生成逐点,该方法的前提是规则必须能够变形成为对半全局环境的规则,即存在x’使得
ai,j=x(x,a’i,j)=x’(x,a”i,j)
其中a”i,j={ak,l|k≤i,l≤j且k,l不同时等于i,j}①
或a”i,j={ak,l|(k<i且l=j)或l<j}②
在此条件下(如①),按照i、j逐点生成,每个点只需考虑已有的环境,而后续生成的点不会影响到已经生成的点的规则。
matlab的伪代码如下:
在本发明中,因为约束条件的特殊性,我们在采用马尔科夫场纹理生成方法的同时引入标记筛选法。标记筛选法的原理是对每一个纬浮点,对其经向与纬向的影响范围进行标记,以便于montecarlo方法计算。
基于迭代拟合方法的无缝拼接实现
纹理无缝化是指在纹理拼缝处,也能够满足或一定程度上满足纹理的约束条件,以致肉眼无法在拼接后的纹理中找到拼缝。无缝拼接分为低阶的整体无缝与高阶的局部无缝。前者指将整块纹理图上下左右相连,形成阵列,无拼接痕迹;后者指取纹理中任意的两个部分(保证最小单元)任意拼接,无拼接痕迹。
当下一般采用渐变方法实现纹理的无缝拼接,该方法计算量小,可直接用于大部分纹理,但拼缝处不能完全满足纹理的约束条件,往往对雅纹缎这样的精细纹理是不适用的。
本发明则采用迭代拟合的无缝拼接方法,即在图像边缘处按照规则进行延拓,直到该点与对应点(相邻纹理的相邻点)符合相同的规则。伪代码如下
通过该方法能保证边缘衔接处纹理的约束条件与整体约束条件一致,实现完美的无缝拼接。
采用本发明设计生成的数码纹理(命名为雅纹缎,纹理组织参见图1,实物效果参见审查参考图)在提花织机上织就的绸缎新产品,缎面呈现漫反射光泽,雅致、柔和,面料绉面细腻,弱化了传统缎类织物的经柳和纬档。产品极具个性化、唯一性、底纹组织横向无规律性,抗仿制能力强。
凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合,应认为落入本申请的保护范围。