一种具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法，本发明的模拟算法主要应用于织物设计领域。
【背景技术】
[0002]K均值聚类是最著名的划分聚类算法，由于简洁和效率使得他成为所有聚类算法中最广泛使用的。给定一个数据点集合和需要的聚类数目k，k由用户指定，k均值算法根据某个距离函数反复把数据分入k个聚类中直到满足某个终止条件。
[0003]YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法。在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄影机或彩色CCD摄影机进行取像，然后把取得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号B — Y (即U)、R — Y(即V)，最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩空间表示。采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。
[0004]随着聚类算法的理论研究与应用研究的不断深入和发展，人们逐渐将它应用到各个工程领域，取得了巨大的成功。在织物设计领域，聚类算法通常被用来对经玮纱进行分类，以实现纱线的精准定位。利用聚类得到的纱线定位结果，通过YUV颜色空间的信道值替换就能实现保留织物纹理的同时进行纱线颜色替换，可以方便地实现织物的配色设计过程。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法包括如下步骤:
[0008]1)纱线区域识别与标记
[0009]在纺织物扫描图像中识别并标记出不同纱线的位置、区域；
[0010]2)组织纱线色彩替换
[0011]在进行纱线颜色替换的同时保留纹理特征，具有较高的真实感。
[0012]进一步的，所述步骤1)具体为:
[0013]1.1对纺织物扫描图像即织物组织图进行高斯滤波、平滑滤波；
[0014]1.2利用聚类算法根据纱线颜色不同对滤波后的图像进行分类，生成初步织物二值图；
[0015]1.3利用连通域面积算法除去初步织物二值图中高亮点影响，得到精准织物二值图，实现纱线位置、区域的识别和标记。
[0016]进一步的，所述步骤1.3具体为:
[0017]将初步织物二值图中白色组织点所有连通域的平均面积的设定比例作为阈值，除去所有面积小于该阈值的白色连通域，即将这些白色连通域中所有像素点赋值为黑色；同理，将初步织物二值图中黑色组织点所有连通域的平均面积的同一设定比例作为阈值，除去所有面积小于该阈值的黑色连通域，即将这些黑色连通域中所有像素点赋值为白色，得到精准织物二值图。
[0018]进一步的，所述步骤2)具体为:
[0019]2.1根据步骤1)得到精准的织物二值图，确定每种纱线的所有像素点位置，创建一张与织物组织图同等大小的空白图，将空白图中每种纱线的所有像素点位置的RGB值赋值为所选目标颜色的RGB值，由此得到所有纱线换色后的组织图，该图只有织物颜色信息，没有纹理信息；
[0020]2.2根据YUV色彩空间的亮度信号Y和色度信号U、V分离的特性，对需换色的纱线进行替换，同时保留纱线的纹理特征；
[0021]将织物组织图和纱线换色后的组织图均由RGB颜色空间转换为YUV空间，将纱线换色后的组织图中每个像素点的色度信号U、V通道值均替换为织物组织图中对应位置像素点的色度信号U、V值，由此获得纹理信息。
[0022]进一步的，所述的聚类算法为K均值聚类算法。
[0023]本发明的模拟方法包含织物纱线位置、区域识别和标记模块，纱线色彩替换模块。通过一系列新型的组织识别、色彩替换，能够较好的以下功能:在对纱线位置、区域准确标记的基础上实现纱线色彩的替换，同时能够保留纱线的纹理特征，具有较高的真实感，显示出换色后的组织模拟效果。
【附图说明】
[0024]图1为是不同纱线和组织点区域的识别和标记效果图，(a)为识别和标记前，(b)为识别和标记后；
[0025]图2为不同的纱线进行色彩替换的模拟效果图，(a)为组织原图，(b)为组织中黄色组织点对应二值图；(c)为组织中红色组织点对应二值图；(d)为组织中白色组织点对应二值图；(e)为换色后的效果图；
[0026]图3为纱线换色后是否保留纹理效果的样例对比图，(a)为未保留纹理的组织图，(b)为保留纹理的组织图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0028]虽然结合这里的具体实施例来描述本发明，但一些改变和修改对于本领域的技术人员而言是显而易见的，其不脱离本发明的真实精神。因此，本发明并非是通过这里的具体描述来进行理解，而是通过所附权利要求来进行理解。
[0029]—种具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法包括如下步骤:
[0030]1)纱线区域识别与标记
[0031]在纺织物扫描图像中识别并标记出不同纱线的位置、区域；
[0032]2)组织纱线色彩替换
[0033]在进行纱线颜色替换的同时保留纹理特征，具有较高的真实感。
[0034]进一步的，所述步骤1)具体为:
[0035]1.1对纺织物扫描图像即织物组织图进行高斯滤波、平滑滤波；
[0036]1.2利用聚类算法根据纱线颜色不同对滤波后的图像进行分类，生成初步织物二值图；
[0037]1.3利用连通域面积算法除去初步织物二值图中高亮点影响，得到精准织物二值图，实现纱线位置、区域的识别和标记。
[0038]进一步的，所述步骤1.3具体为:
[0039]将初步织物二值图中白色组织点所有连通域的平均面积的设定比例作为阈值，除去所有面积小于该阈值的白色连通域，即将这些白色连通域中所有像素点赋值为黑色；同理，将初步织物二值图中黑色组织点所有连通域的平均面积的同一设定比例作为阈值，除去所有面积小于该阈值的黑色连通域，即将这些黑色连通域中所有像素点赋值为白色，得到精准织物二值图。
[0040]进一步的，所述步骤2)具体为:
[0041]2.1根据步骤1)得到精准的织物二值图，确定每种纱线的所有像素点位置，创建一张与织物组织图同等大小的空白图，将空白图中每种纱线的所有像素点位置的RGB值赋值为所选目标颜色的RGB值，由此得到所有纱线换色后的组织图，该图只有织物颜色信息，没有纹理信息；
[0042]2.2根据YUV色彩空间的亮度信号Y和色度信号U、V分离的特性，对需换色的纱线进行替换，同时保留纱线的纹理特征；
[0043]将织物组织图和纱线换色后的组织图均由RGB颜色空间转换为YUV空间，将纱线换色后的组织图中每个像素点的色度信号U、V通道值均替换为织物组织图中对应位置像素点的色度信号U、V值，由此获得纹理信息。
[0044]进一步的，所述的聚类算法为K均值聚类算法。
[0045]图1展示了采用本发明模拟方法对织物组织结构图进行纱线位置、区域识别、标记的效果。利用织物组织中不同纱线色彩、纹理、亮度等性状均存在差异的特征，通过人机交互设定聚类颜色数后，采用K均值聚类算法初步获得纱线区域标记图。在针对扫描过程中可能存在的过曝导致的高亮干扰、纱线边界模糊等情况，引入形态学处理方法，即膨胀腐蚀，对误差进行修正，从而获得较为准确的纱线区域分布图(二值图)。
[0046]图2展示了在标记了纱线分布区域的基础上，对不同的纱线进行色彩替换的模拟效果。在此过程中，引入了颜色空间转换方法，利用YUV模型中Y(亮度)和u、v(色度)信号相互独立，并且Y信道表示织物纹理信息，U、V表示织物色彩信息的特性，将纱线区域标记图予以换色后转换到YUV空间，并将该图的Y通道信号替换为原织物图像的Y通道信号，最后转换回RGB颜色空间得到最终的换色效果图。利用该种新型换色方法，能够在实现纱线色彩替换的同时较好的保留原织物的纹理特征，得到了很好的模拟效果。图3展示了换色后是否保留纹理所带来的效果差距对比图，充分体现了本方法的优越性。
[0047]通过上述实例阐述了本发明，同时也可以采用其它实例实现本发明，本发明不局限于上述具体实例，因此本发明由所附权利要求范围限定。
【主权项】
1.一种具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法，其特征在于包括如下步骤: 1)纱线区域识别与标记 在纺织物扫描图像中识别并标记出不同纱线的位置、区域； 2)组织纱线色彩替换 在进行纱线颜色替换的同时保留纹理特征，具有较高的真实感。2.如权利要求1所述的具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法，其特征在于所述步骤1)具体为: 1.1对纺织物扫描图像即织物组织图进行高斯滤波、平滑滤波； 1.2利用聚类算法根据纱线颜色不同对滤波后的图像进行分类，生成初步织物二值图； 1.3利用连通域面积算法除去初步织物二值图中高亮点影响，得到精准织物二值图，实现纱线位置、区域的识别和标记。3.如权利要求2所述的具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法，其特征在于所述步骤1.3具体为: 将初步织物二值图中白色组织点所有连通域的平均面积的设定比例作为阈值，除去所有面积小于该阈值的白色连通域，即将这些白色连通域中所有像素点赋值为黑色；同理，将初步织物二值图中黑色组织点所有连通域的平均面积的同一设定比例作为阈值，除去所有面积小于该阈值的黑色连通域，即将这些黑色连通域中所有像素点赋值为白色，得到精准织物二值图。4.如权利要求1所述的具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法，其特征在于所述步骤2)具体为: 2.1根据步骤1)得到精准的织物二值图，确定每种纱线的所有像素点位置，创建一张与织物组织图同等大小的空白图，将空白图中每种纱线的所有像素点位置的RGB值赋值为所选目标颜色的RGB值，由此得到所有纱线换色后的组织图，该图只有织物颜色信息，没有纹理信息； 2.2根据YUV色彩空间的亮度信号Y和色度信号U、V分离的特性，对需换色的纱线进行替换，同时保留纱线的纹理特征； 将织物组织图和纱线换色后的组织图均由RGB颜色空间转换为YUV空间，将纱线换色后的组织图中每个像素点的色度信号U、V通道值均替换为织物组织图中对应位置像素点的色度信号U、V值，由此获得纹理信息。5.如权利要求2所述的具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法，其特征在于所述的聚类算法为K均值聚类算法。
【专利摘要】本发明公开了一种具有较高真实感的纺织物组织颜色替换模拟方法，本发明的模拟方法包含织物纱线位置、区域识别和标记模块，纱线色彩替换模块。通过一系列新型的组织识别、色彩替换算法，能够较好的以下功能：在对纱线位置、区域准确标记的基础上实现纱线色彩的替换，同时能够保留纱线的纹理特征，具有较高的真实感，并显示出换色后的组织模拟效果。
【IPC分类】G06T7/40, G06K9/62
【公开号】CN105354864
【申请号】CN201510624525
【发明人】樊臻, 梅军, 张森林, 刘妹琴
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年9月25日