一种快速反应的色织面料设计生产方法与流程

本发明属于纺织面料设计与生产领域，具体涉及一种快速反应的色织面料设计生产方法。

背景技术：

色织物是采用染色纱线进行织造的织物，色织物在后整理工艺中，不需要再进行染色或印花工艺，色织物的颜色和花型可以作为区分不同面料色织物的主要特征，色织物的颜色特征受到用于织造色织物的纱线的种类、各颜色纱线的比例以及纱线的排列密度等多种因素的影响，颜色相近的色织面料间的颜色特征往往难以准确区分。色织物的花型一般为格子花型或条子花型，不同面料间花型的差异性有时也不是很大，仅仅从花型上也很难区分。传统的色织面料的设计与生产流程包括：色纱单设计、实验室染色、上机织造、后期样布整理、成品检验和最终发样。随着色织行业逐渐发展，人们对于色织面料的设计与生产的速度的要求日益提高，色织面料从开始设计到最终发样往往需要在一周之内完成，传统的色织面料的设计生产方法很难达到要求，其往往存在生产周期长和设计成本高等问题。因此，简化并大幅减少面料开发成本，提高产品开发的速度，不断缩短开发周期，将面料的设计和生产实现科学化和高效化尤为关键。

在上述情况下，人们开始引进计算机测配色和面料设计等现代化设备，对于纺织面料主要特征的检索技术也越来越引起人们的注意。现有的基于纺织面料的颜色或形状的图像检索技术，一般都是提取检索图像和对比图像的颜色特征值、形状特征值、空间位置特征或几者相结合，然后进行相似度计算，以达到图像检索的目的。例如专利cn104462481公开了一种基于颜色和形状的综合图像检索方法，分别提取检索图像和比对图像的颜色特征值和边缘形状特征值进行相似度计算，并以两者的平均值作为检索图像与对比图像之间的相似度终值；专利cn102184250公开了一种基于彩色图像匹配的服装面料样品检索方法，采用彩色图像的色彩、灰度分布和空间位置多特征匹配的方法，将输入面料图像特征与面料数据库中的参考样品图像特征进行匹配分析。上述方法虽然在一定程度上能够节约色织面料的设计与生产时间，但并没有在建库时就考虑色织面料的花型和组织结构等特征，在进行特征匹配及相似度计算时，往往需要遍历全库，耗时仍然较大。

因此，研究一种速度快、效率高和准确性高的快速反应的色织面料设计生产方法具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种速度快、效率高和准确性高的快速反应的色织面料设计生产方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种快速反应的色织面料设计生产方法，步骤如下：

(1)采集面料图像后按花型和组织结构进行分类建立面料影像数据库；采集面料图像时使用ccd相机进行拍摄，采集环境为密封箱体、cie标准照明体d65或cie标准照明体a(标准gb/t3978-2008《标准照明体和几何条件》中规定的用于颜色测量、计算和评价的光源为d65和a光源)，其中d65光源射向抛物面反射镜的角度为20°-30°，a光源射向抛物面反射镜的角度为30°-45°；

当光照射到物体表面时，会产生三种情况：反射光、透射光以及部分光被物体吸收而转换成热。物体表面的反射光和透射光决定了物体所呈现的颜色，因此必须确定物体的材料和环境光源的颜色。色织面料是不透明物体，不需要考虑透射光因此其表面呈现的颜色基本由其反射光决定。反射光由三个分量组成：环境反射、漫反射和镜面反射。其中环境反射是入射光不均匀地从周围环境入射到物体表面并不等量地向各个方向反射，漫反射分量和镜面分量表示特定光源照射在物体表面上产生的反射光。我们要避免这种过于不均匀的环境光，因此采集色织面料图像时选择在密封的箱体中。然后特定光源优先选择cied65光源，d65光源相关色温为6500k与实际日光的相对光谱功率分布较近，光源最接近自然日光效果，几乎不带明显的其他色调，能较好的反映物体的真实颜色，因此在采集面料图片时最优的选择是d65光源。但是有的客户要求使用a光源，a光源是相关色温为2856k光色白里带点黄，但由于其色温低，光的穿透力比d65光源强(更亮)。

最终织物表面反射光模型可以表示为i＝kcic+krir+kfif，其中kc、kr、kf分别为环境反射、漫反射、镜面反射三个分量所占的比例，ic、ir、if分别为环境反射分量、漫反射分量、镜面反射分量，ir＝ipd×cosi，if＝ips×cosⁿθ，ipd为光源垂直入射时反射光的光亮度，i为光源的入射角，ips为镜面反射方向上的镜面反射光亮度，θ为镜面反射方向和视线方向的夹角，n为镜面反射光的会聚指数。

根据标准gb/t3978-2008《标准照明体和几何条件》中规定的用于颜色测量、计算和评价中关于反射的几何条件有：di:8°(漫射：8°包含镜面成分)、de:8°(漫射：8°排除镜面成分)、45°a:0°(45°环带/垂直)、45°x:0°(45°单方向/垂直)、d:0°(严格不包含镜面反射)等，以及与上述原理相同光路相反的8°:di、8°:de、0°:45°a、0°:45°x、0°:d等。

通常，颜色分析需要均匀的漫射照明，避免明亮的镜面反射，根据标准，用两个d65/a光源灯在样品两侧45°照向样品，这种照明方式去除了光滑或者弯曲的样品表面的镜面反射，突出了样品的方向性影响，更适合无光泽的材料。但面料是一种介于高漫射和高光泽之间的材料，仅由漫射光产生的图像很粗糙，没有表面纹理，不适合进行外观分析。而根据标准di:8°(漫射：8°包含镜面成分)：这种几何条件虽然包含了镜面反射但并没有减少很多漫反射的成分的比例，使得织物纹理结构不清晰。因此理想的照射角度该为8°-45°之间，本专利通过不同角度(8°-45°)的定向照明和引进抛物面反射镜引入光泽(因为根据上述模型公式可知i随着入射角的增大ir、if减小，拍摄的纹理会不清晰，所以需要增加光强度)，从颜色深浅、色光、纹理三个方面进行综合评判考虑样品的特征效果，最后得到的结果是d65光源射向抛物面反射镜的角度为20°-30°的照射角度效果最好；a光源射向向抛物面反射镜的角度为30°-45°的照射角度效果最好(a光源的光强比d65强，当20°-30°时，ir、if较大，相机接收的光强过强，拍摄效果差，因此角度应大于30°)。

最佳拍摄角度下不仅可以得到清晰的织物纹理且由于对镜头光圈反射的减少使得采集到的颜色相比于仅存在漫射照明有更好的精度(显著地降低l*和b*的标准偏差)，使图像与面料的实际外观非常接近。而当拍摄角度小于20°或大于45°时，在此拍摄角度下拍摄的面料的纹理质地效果与实际纹理质地效果差异较大，拍摄的面料颜色与实物色差较大不满足δe<1的要求，这样不利于部分客户直接选择面料影像库中的面料进行修改或生产，纹理不清晰且与实物色差大。

(2)从面料影像数据库中筛选n个与来样面料匹配的图像，所述匹配是指筛选的图像与来样面料属于同一花型库和组织库，且颜色值的差值和色差分别在一定范围内；

(3)将n个匹配图像的花型与来样面料的花型进行比对，如有花型一致且色差满足要求的图像则直接进行生产，如有花型一致但色差不满足要求的图像则调整图像的颜色至色差满足要求后进行生产，如无花型一致的图像则采用cad进行面料仿真设计出满足要求的图像后进行生产；所述花型一致是指花型面积差在一定范围内。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，n的取值范围为5～10。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，步骤(1)具体如下：

(1.1)拍摄采集面料图像，拍摄前设置拍摄参数为：光圈5.6，快门1/13，以保证面料采集的一致性和准确性，可以有效解决拍摄图像的曝光问题，使拍摄图像的质量大幅提高，使用显示器色彩校正仪校正电脑屏幕颜色，以减小拍摄的照片在屏幕上显示的颜色与原样的差异，并调整显示器底色与被采集面料的色差大于等于4级，以提高拍摄图片与实际面料的一致性；

(1.2)对采集的面料图像先后按花型和组织结构进行分类，即首先按花型进行分类建立多个花型库，如光面库(无明显纹理)、格形库、条形库、点子库、立体库等，然后在每个花型库下按组织结构进行分类建立多个组织库，如光面库：缎纹库、平纹库；格形库：平纹库、斜纹库、复合组织的方格库、花斜纹库等；条形库：平纹库、联合组织变化方平库、重平库、破斜纹库等；立体库：重经库、重纬库、双层组织库等；当检索面料时选择组织库后再进行图像检索，有效地缩短了检索的时间，提高了检索的精准度；

(1.3)对采集的面料图像进行编号后将花型、组织结构、面料的成分、经向纱支、纬向纱支、织物组织和经向颜色共同录入数据库得到面料影像数据库。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，步骤(2)具体如下：

(2.1)先判断来样面料在面料影像数据库中所属的花型库，再判断所属的组织库；

(2.2)通过颜色特征匹配在组织库中搜索与来样面料相近的图像，即对来样面料的纱线取色和测色后将各个颜色的rgb值加减上设定的浮动值得到颜色值范围，根据颜色值范围在组织库中搜索图像；

(2.3)从搜索到的图像中筛选出n个匹配图像，即计算搜索到的图像与来样面料图像的色差，将搜索到的图像按色差按从小到大顺序排列，选取前n个搜索到的图像作为匹配图像。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，所述取色和测色的纱线的根数为40～70。此时测得的颜色值趋于平稳，色差也趋于最小值，且在色纱单拆纱存储颜色时一般也采用40-70根纱线进行存储，本发明为实际生产提供了指导。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，步骤(3)中，将n个匹配图像的花型与来样面料的花型进行比对具体为：对n个匹配图像从1到n进行编号后分别提取匹配图像和来样面料的花型轮廓后计算花型面积差δsi＝|si-s0|，其中，s0为来样面料的花型面积，si为第i个匹配图像的花型面积，i＝1,2...n，如果δsi≤0.05s0(或按需求设定其他的容许值)，则第i个匹配图像与来样面料的花型一致，反之则不一致。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，步骤(3)中，所述色差满足要求是指色差δe<1，所述调整图像的颜色是指对花型一致但色差不满足要求的来样面料图像中颜色的lab值进行微调至色差满足要求后进行生产。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，所述采用cad进行面料仿真设计的具体步骤如下：

1)用datacolor测量来样面料颜色的lab值，然后生成qtx文件导入cad中；直接导入cad中可以有效缩短来样面料的开发周期；

2)在cad中先选择花型库，再选择组织库，根据选择的花型和组织结构进行纱线排列和纱线设计得到cad纸卡；

3)根据纱线的排列密度选择显向效果，当经密小于100根每英寸时使用显纬效果，当经密大于100根每英寸小于180根每英寸时不使用显向效果，当经密大于180根每英寸时使用显经效果；不同排列密度的纱线采用不同的显经和显纬效果，使得cad纸卡的花型、颜色与来样布料的差异性减小；

4)根据不同色系的系数转换模型对cad纸卡的颜色进行修正，所述不同色系的系数转换模型分别为红色系(l-x,a+y,b+z)、蓝色系(l-x,a+y,b-z)、黄色系(l+x,a-y,b+z)、绿色系(l-x,a-y,b+z)、紫色系(l-x,a+y,b+z)、灰色系(l-x，a+y,b+z)、棕色系(l-x,a-y,b+z)、黑色系(l-x、a+y、b-z)，其中，l、a和b为来样面料的颜色值，x、y和z为常数，取值范围分别为1～5、1～8和1～10；不同色系的系数转换模型实现了面料在cad纸卡上的高仿真效果，提高了cad纸卡与来样面料颜色的一致性，提高了设计面料的成功率；

5)判断cad纸卡是否满足要求，如果是，则生产，反之则返回步骤4)继续进行修正。

采用cad进行面料仿真设计可以大幅度的缩短面料的设计生产周期，节约了面料的生产和运输成本。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，将采用cad进行面料仿真设计最终得到的图像进行编号后将花型、组织结构、面料的成分、经向纱支、纬向纱支、织物组织和经向颜色录入面料影像数据库中，用以扩展面料影像数据库中的数据，当面料影像数据库中数据足够多时，客户能够在面料影像数据库中在线选择自己所需要的花型和颜色直接在线下订单。

如上所述的一种快速反应的色织面料设计生产方法，所述色差采用cielab色差公式进行计算。

有益效果：

(1)本发明的一种快速反应的色织面料设计生产方法，检索面料时选择花型中对应的组织库后再进行图像检索，有效地缩短了检索的时间，提高了检索的精准度。

(2)本发明的一种快速反应的色织面料设计生产方法，拍摄前拍摄参数的设置和显示器屏幕颜色的校正与底色的调整，减小了拍摄的照片在屏幕上显示的颜色与原样的差异，保证了面料采集的一致性和准确性。

(3)本发明的一种快速反应的色织面料设计生产方法，建立了cad纸卡和不同色系的系数转换模型，提高了cad纸卡与实物颜色的一致性，提高了设计面料的成功率，大幅度的缩短了面料的设计生产周期，节约了面料的生产和运输成本。

(4)本发明的一种快速反应的色织面料设计生产方法，通过引入抛物面反射镜增加了光强度，并设计了在d65光源下射向抛物面反射镜角度为20°-30°，在a光源下射向抛物面反射镜角度为30°-45°，这样能更好的体现面料的颜色与组织纹理质地效果，保证了拍摄图片与实际面料的一致性(纹理清晰且与实物色差δe<1)，客户因此可直接在面料影像库中选择面料直接进行修改或生产，节省了面料的设计时间。

(5)本发明的一种快速反应的色织面料设计生产方法，建立面料影像库同时采用cad面料仿真设计补充扩展影像库，同时仿真面料的图像可进行在线传输与资源共享，实现了面料的颜色和花型等特征的在线传输与交流，节约了找到需要面料耗费的时间和人力成本，缩短了色织面料的设计与生产周期，实现了来样面料的快速、高效与准确的设计与生产。

附图说明

图1是本发明的色织面料的设计生产流程图；

图2是本发明的色织物图像采集环境图；

图3是erp系统统计的本发明和传统方法设计生产色织面料花费时间的对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种快速反应的色织面料设计生产方法，如图1所示，具体步骤如下：

(1)采集面料图像后按花型和组织结构进行分类建立面料影像数据库；采集面料图像时使用ccd相机进行拍摄，采集环境如图2所示，采集环境为密封箱体、cie标准照明体d65或cie标准照明体a，其中d65光源射向抛物面反射镜的角度为20°-30°，a光源射向抛物面反射镜的角度为30°-45°，具体步骤如下；

(1.1)拍摄前设置拍摄参数为：光圈5.6，快门1/13，使用显示器色彩校正仪校正电脑屏幕颜色，并调整显示器底色与被采集面料的色差大于等于4级；

(1.2)首先按花型进行分类建立花型库，花型库包括光面库(无明显纹理)、格形库、条形库和立体库，然后在每个花型库下按组织结构进行分类建立组织库，其中，光面库包括缎纹库和平纹库；格形库包括平纹库、斜纹库、复合组织的方格库和花斜纹库；条形库包括平纹库、联合组织变化方平库、重平库和破斜纹库；立体库包括重经库、重纬库和双层组织库；

(1.3)对采集的面料图像进行编号后将花型、组织结构、面料的成分、经向纱支、纬向纱支、织物组织和经向颜色共同录入数据库得到面料影像数据库；

(2)从面料影像数据库中筛选n个与来样面料匹配的图像，n取值为5～10，具体步骤如下；

(2.1)先判断来样面料在面料影像数据库中所属的花型库，再判断所属的组织库；

(2.2)通过颜色特征匹配在组织库中搜索与来样面料相近的图像，即对来样面料的40～70根纱线取色和测色后将各个颜色的rgb值加减上设定的浮动值得到颜色值范围，根据颜色值范围在组织库中搜索图像；

(2.3)从搜索到的图像中筛选出n个匹配图像，即计算搜索到的图像与来样面料图像的色差，将搜索到的图像按色差按从小到大顺序排列，选取前n个搜索到的图像作为匹配图像；

(3)将n个匹配图像的花型与来样面料的花型进行比对，具体如下：

对n个匹配图像从1到n进行编号后分别提取匹配图像和来样面料的花型轮廓后计算花型面积差δsi＝|si-s0|，其中，s0为来样面料的花型面积，si为第i个匹配图像的花型面积，i＝1,2...n，如果δsi≤0.05s0(或按需求设定其他的容许值)，则第i个匹配图像与来样面料的花型一致，反之则不一致；

如有花型一致且利用cielab色差公式进行计算得到色差满足δe<1的图像则直接进行生产，如有花型一致但色差不满足δe<1的图像则对来样面料图像的lab值进行微调至色差满足要求后进行生产；

如无花型一致的图像则采用cad进行面料仿真设计出满足要求的图像后进行生产，具体步骤如下：

1)用datacolor测量来样面料颜色的lab值，然后生成qtx文件导入cad中；

2)在cad中先选择花型库，再选择组织库，根据选择的花型和组织结构进行纱线排列和纱线设计得到cad纸卡；

3)根据纱线的排列密度选择显向效果，当经密小于100根每英寸时使用显纬效果，当经密大于100根每英寸小于180根每英寸时不使用显向效果，当经密大于180根每英寸时使用显经效果；

4)根据不同色系的系数转换模型对cad纸卡的颜色进行修正，所述不同色系的系数转换模型分别为红色系(l-x,a+y,b+z)、蓝色系(l-x,a+y,b-z)、黄色系(l+x,a-y,b+z)、绿色系(l-x,a-y,b+z)、紫色系(l-x,a+y,b+z)、灰色系(l-x，a+y,b+z)、棕色系(l-x,a-y,b+z)、黑色系(l-x、a+y、b-z)，其中，l、a和b为来样面料的颜色值，x、y和z为常数，取值范围分别为1～5、1～8和1～10；

5)判断cad纸卡是否满足要求，如果是，则生产，反之则返回步骤4)继续进行修正。

最后，将采用cad进行面料仿真设计最终得到的图像进行编号后将花型、组织结构、面料的成分、经向纱支、纬向纱支、织物组织和经向颜色录入面料影像数据库中，用以扩展面料影像数据库中的数据，当面料影像数据库中数据足够多时，客户能够在面料影像数据库中在线选择自己所需要的花型和颜色直接在线下订单。

本发明的一种快速反应的色织面料设计生产方法，节约了找到需要面料耗费的时间和人力成本，大幅度的缩短了色织面料的设计与生产周期，实现了来样面料的快速、高效与准确的设计与生产。

对比例1

一种色织面料设计生产方法，如图3所示，来样面料经过色纱单设计、实验室染色、上机织造、后期样布整理、成品检验和最终发样一系列设计生产流程总共需花费4天时间，而利用本发明实施例1的设计生产方法只需花费1天时间即可。

将实施例1与对比例1相对比可以看出，本发明的设计生产方法大幅度的缩短了色织面料的设计与生产周期，实现了来样面料的快速、高效与准确的设计与生产。