一种制作无缝拼贴图案模拟荔枝纹皮革表面的方法与流程

本发明涉及计算机模拟技术领域，尤其涉及一种制作无缝拼贴图案模拟荔枝纹皮革表面的方法。

背景技术：

荔枝纹是在革制品设计、开发过程中应用最为广泛的一种皮革纹理，具有比较明显且无规律变化的凹凸表面，因而具有比较强烈的立体感和比较好的手感；随着时间的推移，通过荔枝纹皮革制作出的革制品的光泽度会越来越好，因此受到广大消费者的青睐。但是，正是由于其无规律变化的凹凸表面，革制品设计师在设计荔枝纹皮革制品的时候往往很难表现出其真实的表面特征。

miyata等人提出一种利用粒子模拟和斑点模型创建皮革纹理的方法。该方法主要通过三维粒子模型生成细胞排列模式，然后通过应用斑点模型创建细节表面几何。用户可以通过简单地选择单元排列类型并选择每个部分的方向性以及在纹理生成器中输入控制参数，轻松创建各种类型的真实皮革纹理。

sakurai等人其中提出了一种以皮革结构元素特征为基础并基于voronoi图和质点-弹簧模型的程序式创建皮革纹理的方法。他们明确地尝试通过修改图的节点并应用径向基函数来形成毛孔和沟槽，从而模拟具有连续表面的真实皮革。

现有技术缺点如下：

1、不适用于不具备相关算法基础的皮革产品设计师去表现皮革纹理质感；

2、运算过程复杂并且不能满足实际绘图中时效性的需求；

3、创建的图案不方便修改，不能满足实际绘图过程中图形变换的需求；

4、创建的图案不具备矢量图形无限放大不失真的特性。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种制作无缝拼贴图案模拟荔枝纹皮革表面的方法，实现荔枝纹皮革纹理无缝拼贴单元的多样化呈现，创建的图案方便修改，且能无限放大不失真。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种制作无缝拼贴图案模拟荔枝纹皮革表面的方法，包括以下步骤：

步骤s1、提取荔枝纹皮革表面纹理的结构元素特征，其中，所述荔枝纹皮革表面纹理的结构元素特征包括：皮纹、毛孔、皮嵴、凹陷、皮沟；

步骤s2：仅选取影响模拟荔枝纹皮革表面纹理的结构元素特征为皮纹和毛孔；

步骤s3：基于无缝拼贴图案原理和无缝拼贴图案在adobeillustrator中的创建原理创建荔枝纹皮革表面皮纹；

步骤s4：创建荔枝纹皮革表面毛孔；

步骤s5：创建荔枝纹皮革表面纹理贴图。

其中，在步骤s3中，所述无缝拼贴图案在adobeillustrator中的创建原理具体为：图案设计工具通过一个如下菜单项进行访问：对象>图案>建立；在拼贴类型下拉菜单中设置5种拼贴类型选项即网格，砖形按行，砖形按列，十六进制按列以及十六进制按行，在砖形按行和砖形按列两种拼贴类型模式下，可以通过调整砖形位移值创建出变化多样的效果。

其中，在步骤s3中，所述创建荔枝纹皮革表面皮纹的步骤具体如下：

步骤3.1、打开adobeillustrator并创建一个名为荔枝纹皮革的无缝图案拼贴新文档；将单位设置为像素，颜色模式为rgb，栅格效果为300ppi；将扫描的立体显微镜图像置入文档；荔枝纹皮革表面纹理的结构元素特征将从该张图片中提取出来ppi皮革表面纹理的结构元素特征；

步骤3.2、根据置入的光栅扫描立体显微镜图像的大小，使用矩形工具创建一个矩形，并将填充颜色和描边颜色都设置为无；选择图像和矩形，并设置对齐方式为水平居中对齐和垂直居中对齐；

步骤3.3、选择图像和矩形，然后进入对象>图案>建立，这将转变为图案编辑模式；锁定两个图层并将笔触颜色设置为r＝25，g＝25，b＝25；选择拼贴类型为砖形，重叠类型为左侧在前和顶部在前；使用“副本”下拉菜单控制图案拼贴的可见性，并将这些设置保留为默认值；与图像大小相同的矩形扮演着无缝拼贴边界框的角色；在参考底部图像上皮纹的同时，继续创建皮纹的骨架；

步骤3.4、在边界框内从左/上到右/下创建皮纹路径；边界框的右边缘/底边以外的区域将在左边/底边的边界框内完成；同时，初始锚点和末端锚点将在左边缘和上边缘对接。

其中：在步骤3.3中，创建皮纹的骨架时需要在画笔面板中创建一个书法笔刷，其参数为角度＝45°，圆度＝35％和大小＝2磅；选择所有创建的路径，然后单击画笔面板中新建的书法画笔，路径立即变为多样的皮纹；选择所有的皮纹，复制并粘贴；单击变换面板，在x值和y值上各添加2px，然后将填充颜色更改为r＝255，g＝25和b＝255；转到路径查找器并选中联集选项以创建复合形状；打开透明度面板，将混合模式设置为不透明度＝50％的覆盖；转到效果>风格化>羽化并设置半径＝2px。

其中，在步骤s4中，所述创建荔枝纹皮革表面毛孔的步骤具体如下：

步骤4.1、首先，放大参考图像以观察毛孔的细节；使用钢笔工具勾勒出一个毛孔的形状；填充从白色到黑色的渐变，选择渐变类型为径向渐变，调整渐变控制手柄至与高光角度一致；应用白色描边并使用先前创建的皮纹画笔；将混合模式设置为不透明度＝70％；羽化半径＝1.5px，并将其拖入符号面板中，并将其命名为毛孔；

步骤4.2、选择之前创建的毛孔符号，并使用符号喷枪工具和其它子工具来喷洒和调整毛孔；双击符号喷枪工具并设置强度和符号组密度的参数，同时保持其它选项为默认值；为了保持所有毛孔的完整性，不要将它们喷射到边界框的左边和上边，或者按住键盘中的alt键并使用符号喷雾器工具在它们产生时将其擦除；毛孔符号喷洒到右边和底部边缘之外，多余部分会同时出现在相反方向的边界框内；使用符号位移器，符号紧缩器和尺寸工具来调整毛孔的大小和密度；这个过程可以分为几个步骤完成，以便分别调整不同大小的毛孔，并显示不同的密度；

步骤4.3、最后，删除最后图层中的光栅扫描立体显微镜图像，并用任意rgb填充倒数第二层颜色的矩形，使之与皮纹颜色不同；在图案编辑器中点击完成选项；新的无缝拼贴图案已保存在“色板”面板中。

其中，在步骤s5中，所述创建荔枝纹皮革表面纹理贴图的步骤具体如下：

将新图案从“色板”面板拖到画板，其中几个拼贴将拼接在一起；

对这些对象执行取消编组命令，选择矩形作为中心的边界框，并将其排列到置于顶层；

选择所有对象，在路径查找器中选择“裁剪”选项；边界框外的对象将被直接删除，高光和毛孔的参数应在透明度控制面板中设置混合模式为叠加，不透明度＝70％；执行效果>风格化>羽化，设置半径＝1.5px；如果在三维软件中使用图案拼贴，需要删除全部高光；

最后，执行文件>导出，然后将该拼贴图案导出为png格式。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在不使用编程语言和物理模型复杂算法的情况下，基于通用矢量绘图软件实现荔枝纹皮革纹理的真实质感模拟；

2、去除了真实荔枝纹皮革纹理表面复杂结构对模拟结果的噪点影响，仅通过提取皮纹和毛孔两个主要特征便实现了荔枝纹皮革纹理的真实感模拟，客观上减少了计算机计算运行时间，增加了纹理模拟效率；

3、巧妙利用矢量绘图软件中图案编辑模式下的拼贴类型命令，实现荔枝纹皮革纹理无缝拼贴单元的多样化呈现；

4、利用此方法创建的图案方便修改，能满足实际绘图过程中图形变换的需求；

5、此方法创建的图案为矢量图，具有无限放大不失真的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提出的一种制作无缝拼贴图案模拟荔枝纹皮革表面的方法的流程图；

图2为荔枝纹皮革表面纹理结构元素特征图；

图3为创建无缝拼贴图案的基本原理图；

图4给出了ai中包含拼贴类型的图案选项操作界面图；

图5多样的皮纹效果图；

图6模拟立体荔枝纹皮革表面效果图；

图7为包括有毛孔的外观面板；

图8为拼贴图案导出为png图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种制作无缝拼贴图案模拟荔枝纹皮革表面的方法，包括以下步骤：

步骤s1、利用奥林匹斯szx12立体显微镜和广州明美数码成像系统观察并提取荔枝纹皮革表面纹理的结构元素特征；其中，该荔枝纹皮革表面纹理的结构元素特征包括：皮纹(wrinkle)、毛孔(pore)、皮嵴(crista)、凹陷(pocket)、皮沟(sulci)。

具体过程为，如附图2所示，为立体显微镜下扫描放大10倍后的荔枝纹皮革样本图像，图片中的点线标记指明了待提取的荔枝纹皮革表面的骨架结构元素特征。

步骤s2：消除对模拟荔枝纹皮革表面纹理的影响较小的结构元素特征，选取影响模拟荔枝纹皮革表面纹理的主要结构元素特征，影响模拟荔枝纹皮革表面纹理的主要结构元素特征为皮纹(wrinkle)和毛孔(pore)。

步骤s3：基于无缝拼贴图案原理和无缝拼贴图案在adobeillustrator中的创建原理创建荔枝纹皮革表面皮纹。

具体过程为，无缝拼贴图案也称为四边形连续图案或图案拼贴，是以无缝方式彼此重复的小插图单元，使得所有图片连在一起看起来像是一张图片。如图3所示，是创建无缝拼贴图案的基本原理图；图中三角形被作为此范例中的元素。虚线表示图案边界框，它是一个未填充和未描边的矩形。对于填充的图案，边界框起到了遮盖的作用，并且它定义了图案拼贴的一部分即其指示右内侧上的未显示出的三角形一部分应在左侧内侧完成。顶部和底部定位也是如此。完善一些细节后，会创建一个三角形无缝拼贴图案，并且重复拼贴而没有任何缝隙。无缝拼贴图案在adobeillustrator中的创建原理为在aics6和更高版本的cc中，图案设计工具通过一个如下菜单项进行访问：对象>图案>建立。在拼贴类型下拉菜单中设置5种拼贴类型选项(即网格，砖形(按行)，砖形(按列)，十六进制(按列)以及十六进制(按行))，无需弄清手动执行所需的算法即可实现种类丰富的无缝图案拼贴效果。拼贴类型遵循上面描述的无缝拼贴图案的基本原理，因此，砖形拼贴的偏移值可以在砖形(按行)与砖形(按列)之间切换，实现交互地调整拼贴类型的效果。此外，六边形拼贴类型的边界框比砖块拼贴类型多出两个边界，因此六边形的形状可以产生更多不同的效果。附图3给出了ai中包含拼贴类型的图案选项操作界面，以及砖块拼贴类型和六边形拼贴类型之间的边界框和基本原理的区别。

在本发明实施例中，创建荔枝纹皮革表面皮纹的步骤如下：

一、打开adobeillustrator并创建一个名为荔枝纹皮革的无缝图案拼贴新文档(cmd/ctrl+n)。将单位设置为像素，颜色模式为rgb，栅格效果为300ppi。将扫描的立体显微镜图像置入文档(文件>置入>嵌入)。荔枝纹皮革表面纹理的结构元素特征将从该张图片中提取出来。

二、根据置入的光栅扫描立体显微镜图像的大小，使用矩形工具(m)创建一个矩形，并将填充颜色和描边颜色都设置为无。选择图像和矩形，并设置对齐方式为水平居中对齐和垂直居中对齐。在为荔枝纹皮革的底色着色时，这个矩形将起到至关重要的作用。

三、1、打开adobeillustrator并创建一个名为荔枝纹皮革的无缝图案拼贴新文档(cmd/ctrl+n)。将单位设置为像素，颜色模式为rgb，栅格效果为300ppi。将扫描立体显微镜图像放入文档(文件>置入>嵌入)。荔枝纹皮革的结构将从这张图片中提取出来。2、根据置入的光栅扫描立体显微镜图像的大小，使用矩形工具(m)创建一个矩形，并将填充颜色和描边颜色都设置为无。选择图像和矩形，并设置对齐方式为水平居中对齐和垂直居中对齐。在为荔枝纹皮革的底色着色时，这个矩形将起到至关重要的作用。3、选择图像和矩形，然后进入对象>图案>建立，这将转变为图案编辑模式。锁定两个图层并将笔触颜色设置为r＝25，g＝25，b＝25。选择拼贴类型为砖形，重叠类型为左侧在前和顶部在前。使用“副本”下拉菜单可以控制图案拼贴的可见性(调暗，边缘和边界)，并将这些设置保留为默认值。与图像大小相同的矩形扮演着无缝拼贴边界框的角色；。在钢笔工具系列(p)的帮助下，在参考底部图像上皮纹的同时，继续创建皮纹的骨架。4、在这种模式下，可以在边界框内从左/上到右/下创建皮纹路径。边界框的右边缘/底边以外的区域将在左边/底边的边界框内完成。同时，初始锚点和末端锚点将在左边缘和上边缘对接。利用以上这些的便捷性和自动化，调整路径以确保与相邻拼贴上的路径具有一致性，连续性和可扩展性。前提是与参考皮纹相比，特别是在边界框边缘上对接的锚点要连接自然流畅。见附图5和图6，通过观察皮纹发现，它们的宽度有显着的变化。为了产生这种效果，需要在画笔面板中创建一个书法笔刷，其参数为角度＝45°，圆度＝35％和大小＝2磅。

选择所有创建的路径，然后单击画笔面板中新建的书法画笔，路径立即变为多样的皮纹。见附图6和图7、为了模拟更多立体荔枝纹皮革表面效果，高光是必不可少的元素。选择所有的皮纹，复制(cmd/ctrl+c)并粘贴(cmd/ctrl+b)。单击变换面板，在x值和y值上各添加2px，然后将填充颜色更改为r＝255，g＝25和b＝255。转到路径查找器(cmd/ctrl+shift+f9)并选中联集选项以创建复合形状。打开透明度面板，将混合模式设置为不透明度＝50％的覆盖。转到效果>风格化>羽化并设置半径＝2px。此过程的设置可以创建更自然的高光效果，此外，叠加混合模式将消除高光对相邻拼贴皮纹的影响。

步骤s4：创建荔枝纹皮革表面毛孔。

具体过程为，步骤如下：1、荔枝纹皮革表面上的毛孔表现出不均匀的特征，利用符号喷枪工具可以快速表达该特征。

首先，放大参考图像以观察毛孔的细节。使用钢笔工具勾勒出一个毛孔的形状。填充从白色到黑色的渐变，选择渐变类型为径向渐变，调整渐变控制手柄至与高光角度一致；应用白色描边并使用先前创建的皮纹画笔；将混合模式设置为不透明度＝70％。羽化半径＝1.5px，并将其拖入符号面板中，并将其命名为毛孔。这些参数可以在附图6的外观面板中看到。此过程的设置可以创建更自然的毛孔效果。

2、选择之前创建的毛孔符号，并使用符号喷枪工具(shift+s)和其它子工具来喷洒和调整毛孔。双击符号喷枪工具并设置强度和符号组密度的参数，同时保持其它选项为默认值。为了保持所有毛孔的完整性，不要将它们喷射到边界框的左边和上边，或者按住键盘中的alt键并使用符号喷雾器工具在它们产生时将其擦除；毛孔符号喷洒到右边和底部边缘之外，多余部分会同时出现在相反方向的边界框内。使用符号位移器，符号紧缩器和尺寸工具来调整毛孔的大小和密度。这个过程可以在几个步骤中完成，以便分别调整不同大小的孔，并显示不同的密度。

3、最后，删除最后一层图层中的光栅扫描立体显微镜图像，并用任意rgb填充倒数第二层颜色的矩形，使之与皮纹颜色不用。在图案编辑器中点击完成按钮。新的无缝拼贴图案已保存在“色板”面板中。将它保存在根目录中，以便将来可以用它填充ai中的任何对象。

步骤s5：创建在其它软件中可以使用的荔枝纹皮革表面纹理贴图。

具体过程为，具有透明背景的png格式对于扩展荔枝纹皮革的无缝拼贴图案在诸如三维设计的纹理映射等其他软件中的应用是必要的。

将新图案从“色板”面板拖到画板，其中几个拼贴将拼接在一起。对这些对象执行取消编组命令，选择矩形，作为中心的边界框，并将其排列到置于顶层(cmd/ctrl+shift+])。选择所有对象，进入路径查找器面板(cmd/ctrl+shift+f9)，然后单击“裁剪”选项。

边界框外的对象将被直接删除，高光和毛孔的参数应在透明度控制面板中设置混合模式为叠加，不透明度＝70％。执行效果>风格化>羽化，设置半径＝1.5px。如果在三维软件中使用图案拼贴，需要删除全部高光。

最后，执行文件>导出，然后将该拼贴图案导出为png格式，见附图8。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在不使用编程语言和物理模型复杂算法的情况下，基于通用矢量绘图软件实现荔枝纹皮革纹理的真实质感模拟；

2、去除了真实荔枝纹皮革纹理表面复杂结构对模拟结果的噪点影响，仅通过提取皮纹和毛孔两个主要特征便实现了荔枝纹皮革纹理的真实感模拟，客观上减少了计算机计算运行时间，增加了纹理模拟效率；

3、巧妙利用矢量绘图软件中图案编辑模式下的拼贴类型命令，实现荔枝纹皮革纹理无缝拼贴单元的多样化呈现；

4、利用此方法创建的图案方便修改，能满足实际绘图过程中图形变换的需求；

5、此方法创建的图案为矢量图，具有无限放大不失真的特点。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如rom/ram、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。