CN101460979A - 自动图案生成工艺 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于生成适于在纺织品上印花的大量数字定义图案的自动化系统，其中每个图案独立不同，但是与所有其他图案共享一个或多个统一设计主题。在一般情况下，每个图案包括数字叠加的独立可配置的图案层的形式的至少两个组成部分，以形成独特的但是视觉上与使用从相同图案源获得的图案层的所有其他独特图案相关的合成图案。

Description

自动图案生成工艺

技术领域

本公开涉及一种用于生成适于在纺织品上印花的大量数字定义的图案的自动化系统，其中每个图案独立不同，但是与所有其他图案共有一个或多个统一的设计主题。在一般情况下，每个图案包括至少两个组成部分，该至少两个组成部分采取独立可配置的图案层的形式，并被数字叠加以形成独特的组合图案，但该组合图案在视觉上与使用从相同图案源获得的图案层的所有其他独特图案相关。在一个实施例中，该印花系统可用于生成在各种地砖(floor tile)或地毯拼块(carpet tile)(在下文中统称为地毯拼块)上使用的基本无穷系列的图案，没有两个地毯拼块带有完全相同的图案，当这种地毯拼块被安装在一起时，所有的地毯拼块带有用于使整体图案变得统一的至少一个共同的设计元素或主题。根据本文的技术方案，这种图案的产生可以极大地自动化并且可以实施为与印花机构控制系统相关联的一组算法。

背景技术

地毯(floor covering)包括重要的室内设计元素，统一和增强特定室内设计概念通常要依赖于地毯。在过去的十年里，由于拼块地毯——即，地毯拼块的使用——具有酷似常规宽幅地毯的外观的潜力，同时，提供地毯的局部部分在损坏、过度使用、污染等情况下可以容易更换的实际的方法，拼块地毯已经变成室内设计者的宠儿，尤其是在商业领域。本文公开的技术的一种特定应用是自动化制作带有非重复图案的大量独立的地毯拼块，这些地毯拼块足以产生高度视觉兴趣并在很大程度上掩饰影响视觉效果的任何人工痕迹，提供了一个或多个共同设计元素，这些共同设计元素使给定的地毯拼块安装的视觉效果变得统一。

一般公认的成功的拼块地毯安装的关键属性之一，以及获得宽幅地毯的外观的关键在于使连续地毯拼块之间的缝隙难以察觉。其中单个拼块内的设计元素在相邻拼块中被重复和/或延伸到相邻拼块中，且这些设计元素在每个拼块中并不是全然重复的，接缝周围的区域可能在视觉上变得突出，且可能将注意力吸引到任何瑕疵上，这些瑕疵的形式是失配的颜色或者没有对齐的设计元素。当存在跨越边界且旨在强调从一个拼块到连续拼块的过渡形式的简单色带的设计元素时，经常发生这种被称为“接缝不连续”的情况。在某种程度上相反地，直观上，使这种过渡变得尽可能不突出的方法是向各个地毯拼块应用图案，提供作为整体的安装上的这种视觉变化，使得各个相邻拼块之间的过渡的影响变得比较小。对于观看者，多个拼块所形成的整体图案的不规则属性在视觉上压倒了边界上的不连续性，每个拼块具有与安装的所有其他拼块在颜色和各个图案元素方面独特的但在美学观点上连续的图案。

就此而言，成功的拼块地毯安装或任意地毯安装的另一关键属性是所选的图案对于整体室内设计提供不唐突的补充的能力。地毯图案一般是基于比较小的图案来选择的，即，可以在单个地毯拼块的区域中完全定义完整图案重复的这种图案。然而，这种图案具有严重的潜在缺点。在很多情况下，放置适当的设计元素看上去是按行对齐的，导致当观看包括大面积安装的地毯的多个地毯拼块时，尤其是在以相对低的视角观看时，会看到大规模的图案异常。这种图案异常，有时称为“设计线”，可能相当严重，从而在视觉上变得突出并盖过了旨在表现的整体图案。

这种基于设计的另一固有问题在于以下事实：印花工艺可能偶尔导致在图案中出现微小的周期性的不均匀性，诸如，图案元素或背景区域内的染料涂布不均匀，导致局部条纹或条带。当作为各个拼块看时，这种周期性不均匀性比较不明显，但是当大面积安装这种带有相同不均匀性的一系列拼块时，这种不均匀性可能排成一线，从而强调了这些制造上的人工痕迹，并且形成在很多地毯拼块上延伸的视觉上突出的条纹或条带。在本文中，这些图案异常、设计线以及制造上的人工痕迹将被统称为“印花人工痕迹”。

人们相信，图案重复的尺寸的选择以及通过观看所有具有相同图案的比较大的宽阔区域的地毯拼块产生的均匀性或对称性的潜意识的期望凸显了接缝不连续和印花人工痕迹。因此，为了最小化或消除这种不连续和人工痕迹，在相邻拼块之间使用具有相同颜色和设计元素的非重复设计能够有效地消除对均匀性或对称性的潜意识的期望，由此最小化印花人工痕迹和接缝不连续的视觉影响。

实施该技术的难题在于开发一种系统，通过该系统，可以在制造的时候生成和印刷非重复的图案。可以在各个地毯拼块上使用比较少的数量的不同设计元素来实现伪随机出现，然后在安装过程中旋转拼块以产生更加随机出现的整体图案，可以获得伪随机外观。然而，因为这涉及在安装过程中旋转拼块，以使其定向在不同的方向，各个拼块的堆积方向也被旋转，这导致很多问题，包括水印或光泽(拼块与拼块之间的光反射不同)以及接缝问题(边界处的引人注意的绒头行列变化)。

发明内容

因此，本文公开的技术被认为是能够一般性地避免这些问题的佼佼者。本文描述的技术提供一系列地毯拼块，这些地毯拼块的图案不仅相对于设计元素的选择和布置具有非重复性，而且，可选地，相对于地毯拼块上的图案的朝向也具有非重复性，由此允许保持绒头行列的单一方向的安装。此外，如有需要，该技术允许对图案执行某些几何操作，以增强图案外观的随机性。作为本文公布的图案生成系统的额外的优点，至少一个共同设计元素或主题结合到设计中，用作在安装中所有拼块之间的视觉统一元素。因此，根据本文公开的技术方案生成的且携带在地毯拼块上的图案表现出明显的“随机”或“伪随机”的外观，且它们每个都是独特的，但是这些图案总是具有在所有生成的图案之间表达的至少一个设计元素，从而为地毯拼块安装带来了基本的均匀性。作为另外的益处，结合在设计中的随机或伪随机元素倾有助于掩蔽任何视觉上的突出、频繁出现的作为设计或者制造工艺的不希望有的人工痕迹的大规模的设计线，以及各个拼块的边界处的图案或颜色的任意不希望有的失配。

通过使用本文描述的设计系统，设计者希望设计一种自动化技术，使用最小设计输入并可以产生无穷序列的独特图案，这些图案共享共同的艺术构思或主题，并且适于用在印花地毯拼块或其他地毯以及其他针织产品中。具体而言，本文公开的系统尤其适于用在通过电子方式定义的图案和电子控制的染料涂抹器(applicator)的控制下，在使用可中断染料流的应用的印花地毯拼块或其他纺织品中。在通过电子方式定义的图案被存取和作为印花工艺的一部分而被处理的这些应用中，本文公开的系统有效地将设计工艺的一部分重新定位到制造工艺中的实际印花步骤，它可以在没有设计者干预下的情况下进行处理。

定义

为了便于讨论，下文的解释将假设被印花的基板是统一尺寸但不必具有统一绒头高度的地毯拼块。然而，应当理解，在对基板的尺寸和属性进行适当的修改以及根据所需的图案效果进行适当的修改的情况下，该概念可以应用于对其他基板进行印花，尤其是其他纺织品基板。另外，应当理解，除非上下文中明确指出，否则下面的术语将具有下面指出的含义。这些定义将被用来对下面进一步详细解释的概念之中的一些进行介绍。

术语“层”表示独立可配置的虚拟数据空间，其存储想要叠加到(或者被叠加)其他图案或设计(其中每个图案或设计可构成单独的层)以形成和合成图案的图案或设计。用于每一个层的图案能够被独立地选择和独立地配置、定向或者在几何方面被操作或着色。例如，第一层可以包括一组垂直间隔布置的平行线，第二层可以包括一组水平间隔布置的平行线。设计软件内有分离的层，第一组和第二组平行线的间隔可以被独立地调节，颜色和线的厚度等也可以独立地调节。当以电子方式被组合或叠加时，这两个层形成栅格。因为作为“操作”算法的一部分，包括每个层的线的朝向也可以被调节，所以所得到的栅格可以呈现出形成直角或形成斜角的交叉。

在本文中，一个层将被称为“基”层(如下所述，其包括基本图案)，其他所有层将被称为“覆盖”层(如下所述，其包括一个或多个覆盖图案)，但是这种命名法并不一定隐含这些层在基板上放置的任意顺序——实际上，本文中使用这些术语仅用来描述图案生成工艺，而不是向基板实际应用图案的工艺或顺序。典型地，人们相信设计者将选择基本层作为几乎覆盖将被印花的基板的表面且其上将应用一个或多个覆盖图案的层，但是这不是本文描述的工艺所必需的。

术语“主图案”表示原始图案，优选地采用虚拟的形式且优选地实质上不重复，从该主图案可以定义小的模板尺寸化的图案子集或样本。在应用于地毯语境的情况下，在一个实施例中，主图案可以被认为是虚拟大基板(例如，尺寸为20平方英尺的虚拟基板)上的不重复图案，在大虚拟基板内的各个位置可以随机地(或非随机地)在主图案上叠加三平方英尺的虚拟模板。在每个位置，模板定义原始主图案的三平方英尺的图案“样本”。如果主图案是不重复的，且主图案中的每个模板位置是唯一的(即，模板的位置并不是全然重复的)，则模板定义的每个主图案样本也将是唯一的。与此相反，如果主图案内的模板的位置是重复的，则所得到的主图案样本也将是重复的。主图案可用于定义基本图案以及覆盖图案(见下文)。

术语“模板”表示定义从主图案中提取出的图案样本的边界以形成基本图案或覆盖图案的闭合的几何形状。根据所需的设计效果，模板可以是任意形状或尺寸；可以预期(并不是必需的)，可以定义单独的模板以与每个图案层一起使用。

术语“基本层图案”表示使用模板(“基本层图案模板”)从主图案(“基本层主图案”)中选择或取样的图案层，在一个优选实施例中该模板是唯一的。每个唯一的基本层图案被印刷到单个基板(例如单个地毯拼块)上，得到一系列独特印花的被印刷的基板(尽管在考虑任意图案操作之后，所有的基板将共有在使用的主图案中存在的某种设计相似性)。如上所述，本文公开的工艺的目的是自动生成布置在各个系列的地毯拼块上的一系列图案，所得到的地毯拼块呈现每个拼块彼此不同的随机或伪随机图案，但是还呈现在视觉上使各个拼块成为整体的一个或多个统一图案元素(来自于基本主图案或来自于覆盖层图案的使用)。为了便于下面的讨论，假设合成图案的随机或伪随机组成部分被分配给基本层图案，且统一图案元素被分配给一个或多个覆盖层图案(但还必须理解，即使对于具有单个覆盖图案层和多个基本图案层的情况，可以容易地将这些层的角色互换)。

术语“覆盖层图案”表示独立于基本图案层的图案层，即，在一般的情况下，使用独立的模板(“覆盖层图案模板”)从独立的主图案(“覆盖层主图案”)选择或取样的图案层。

术语“合成图案”表示在实际印花步骤之前，通过电子方式执行的基本层图案和至少一个覆盖层图案的叠加。

覆盖层图案的主要目的是提供被所有地毯拼块共享的共同图案元素或颜色(或至少微量的这种元素或颜色)，从而在可以具有完全不同的基本层图案的多个地毯拼块之间提供统一的图案主题，由此，即使整体图案呈现“随机”的外观，也能形成视觉上统一的室内空间。在一个实施例中，覆盖层主图案大于覆盖图案模板，且可以通过改变模板在主图案内的不同位置的布置，而产生其独特的覆盖图案。还可以预期，当覆盖图案模板小于覆盖主图案时，模板可以定位于主图案内的相同位置，由此产生可以放置于合成图案内不同位置处的重复图案。因此，可以得到合成图案(即，基本层图案和一个或多个覆盖层图案的叠加)，其中(一个或多个)相同的覆盖层元素呈现在合成图案内的不同位置，或者其中(一个或多个)不同的覆盖图案元素呈现在合成图案的相同位置处。

在一个不同的、不大普遍的实施例中，可以预期，覆盖层主图案将经过尺寸调整以匹配或几乎匹配被印花的基板的尺寸(例如，用于印花36英寸的地毯拼块的36平方英寸)，且覆盖层图案模板将简单地与覆盖层主图案的尺寸相同。这意味着对于每个合成图案，每一个覆盖层图案将相同——在(一个或多个)相同位置处呈现的(一个或多个)相同的图案元素，因此，每个合成图案将在(一个或多个)相同的位置处具有(一个或多个)相同的统一设计元素，对于每个合成图案而言，看到的背景(即，基本层图案)不同。

可以预期，某些图案可能需要多于一个覆盖层图案，以获得所需的审美效果。在这种情况下，此处描述的用于生成初始覆盖层图案的工艺可以简单地重复多次，直到获得所需的实际效果为止。

如下面所讨论的，可以使用多个基本层图案和/或多个覆盖层图案，每个这样的图案可选地经过各种图形或几何操作(例如，放大、拉伸、镜像、着色等)，其中的每个操作可以通过操作参数的确定性选择、伪随机选择或随机选择来控制。因此，使用此处描述的技术，可以生成几乎无限数量的图案变形。与仅使生成随机或伪随机图案的工艺自动化不同，此处描述的系统为设计者提供了通过使用一个或多个覆盖层图案，来对每个印花的基板(例如，每个地毯拼块)与想要一起使用的其他基板所共有的视觉相似程度(及其方式)进行控制的能力。通过使用本文公开的技术方案，设计者可以集中精力开发相应的主图案和操作工艺，而不必在一次开发一种的基础上费力地开发在大量单独的基板上使用的各种图案变形。

结合附图阅读能够更好地理解本公开，下面对附图进行简要描述。

附图说明

图1的流程图示出了以生成本文描述的合成图案所需的高级工艺步骤的形式示出了本文所述的工艺的概述，包括图2和图3中更加详细描述的图案形成步骤。

图2是以概括的方式示出了在生成基本层图案中有用的示例性的子工艺，具有可选的图案操作的流程图，这将在下面更详细地描述。

图3是类似于图1的流程图，除了它描述的是具有可选的图案操作的用于生成覆盖层图案的工艺。通过使用两个或更多的独立的覆盖层图案，可以提供所需的整体美观效果。

图4示意性示出了以数字形式存储的并被用作图2中所示的工艺的一部分的基本层主图案。基本层主图案的所需的特性在于，在主图案内沿着任意视线都没有重复，该特性本质上虚拟的。这在图4中被示意性示出，在跨越主图案的宽度的行中以稳定逐渐减小(从左到右)的尺寸出现字母表的各个字母(代表图案中的各个图案元素)，且在沿着主图案的长度方向的列中布置字母表的升序字母(同样代表各个图案元素)。因为没有图案重复，主图案的可识别的部分没有叠加在主图案的任意其他类似尺寸的部分上。

图4A示意性示出了修改的虚拟基本层主图案，其中，为了计算效率和速度，沿着上边沿布置有包括4个覆盖层主图案的阵列，可以从中提取覆盖层图案。在所示的实施例中，为方便起见，覆盖层主图案的尺寸被调整为符合地毯拼块的尺寸，由此，除非需要某些特别的效果，消除了再次调整尺寸的必要。使用这些覆盖主图案其中之一可以用来代替使用图7的覆盖层主图案。

图4B类似于图4A，除了该图示出了用于不需要覆盖层图案的情况的“空白”覆盖层主图案(102E)的插入。

图5示意性示出了基本层图案模板被放置在图4的基本层主图案的4个任意位置处(见虚线部分)。虚线定义了从其主图案提取的4个基本层拼块图案。因为在主图案中不包含图案重复，模板在主图案内的唯一位置的每个布置将得出独特的基本层拼块图案。

图6示出了在进行任意可选的图案操作(例如，尺寸调整、镜像、水平和垂直“翻转”、旋转设计等)以进一步扩展使用本文公开的工艺产生的图案的范围之前，从图5的基本层主图案中提取出4个基本层图案。这些基本层图案可以在接下来被使用以形成基本层，或可选地，可以首先经过一个或多个图案操作步骤。

图6A示出了经过示例性图案操作之后的图6的4个基本层图案。主图案样本15被剪裁并在水平方向被拉伸，主图案25在尺寸上已经被减小，图案线重复以填充模板空间，主图案35被旋转45度并叠加在自身之上，主图案45被镜像且旋转90度。如15A、25A、35A和45A所示，所得到的图案被显示为它们在基本层中使用时所显示的图案。

图7示意性示出了以数字形式存储并被用作图3中示出的工艺的一部分的覆盖层主图案。如图4所示，该主图案也是本质上虚拟的，且也是沿着主图案内的任意视线不重复。这在图7中被示意性示出，通过使得在跨越虚拟主图案的宽度的行中以稳定逐渐减小的尺寸(从左到右)出现1至10各个数字(代表图案中的各个图案元素)，在沿着主图案的长度方向的列中布置升序数字。如图4所示，没有主图案的可识别部分被叠加在主图案的任意其他类似尺寸的部分上。

图8示意性示出了图7的覆盖层主图案内的4个任意位置处的各种不规则形状的覆盖层图案模板的布置。115、125、135和145处的虚线定义了从该主图案提取出的4个覆盖层图案。这些图案中的每个可以被用作相同单个覆盖层的一部分，或独立地用在分离的覆盖层中，或用在某种其他组合中。

图9示出了在任意图案操作之前从图8的覆盖层主图案中提取的4个覆盖层图案。这些覆盖层图案可以被用于形成一个或多个覆盖层，或可选地，可以首先经过图案操作。

图9A示出了在示例性图案操作之后的从图8的覆盖层主图案中提取的4个覆盖层图案，其中，覆盖层主图案样本被操作并放置在与基本层图案相同尺寸的各个覆盖层内。如图所示，主图案样本115被旋转45度并被放置在覆盖层115A中，主图案样本125在尺寸上被减小，并被复制并被放置到覆盖层125A的四角上，主图案样本135沿着覆盖层135A的对角线被拉伸并被布置在沿着覆盖层135A的对角线的条带中，主图案样本145的尺寸被减小，并被镜像，然后被平铺在覆盖层145A的表面上。

图10示出了按照各附图中示出的顺序获取的以相应次序堆叠的图6A的经操作后的基本层图案(在15A、25A、35A和45A处)和图9A的经操作后的覆盖层(在115A、125A、135A和145A处)。可以预期，如果需要拼块与拼块之间的其他变化，通过所有不重复的配对，基本层图案和覆盖层的配对可以循环。

图11示意性示出了根据本文公开的技术方案而被印花的4个地毯拼块的2×2阵列。图4A中示出的覆盖层图案102B的嵌套的方形主题被叠加在图6的15、15、25和45处示出的未经操作的基本层图案上。应注意，在每种情况下形成的整体图案具有随机元素(由基本层图案贡献)以及用于在视觉上统一整体设计的若干共同或类似的主题(由(一个或多个)覆盖层图案贡献)。

图12示意性示出了根据本文公开的技术方案而被印花的4个地毯拼块的2×2阵列。在这种情况下，来自图7的覆盖主图案层的经操作后的覆盖层135A被叠加在图6的15、25、35和45处所示的基本层图案上。

图13示意性示出了适于与本文公开的印花生成系统结合使用的印花机，其中可以生成通过电子方式定义的图案，且该图案被印刷到本文所预期的类型的移动基板的表面上。

具体实施方式

概述

图1示出了所选的子工艺之间的交互的简化概述，其中一些在下面更详细地进行了描述，包括公开的设计工艺，其中一系列基本层图案和一个或多个覆盖层图案被组合以形成一系列不重复但是带有一个或多个共同设计元素的组合图案。预先指定的图案用于独立地形成基本层主图案库(方块24)和覆盖层主图案库(方块54)，基本层图案和(一个或多个)覆盖层图案是从这些库来构建的。来自设计者的指令(方块10)被用作创建作为图2和3的主题的基本层图案和(一个或多个)覆盖层图案的工艺的输入。例如，如果存在指令的话，在图案被用作形成相应的合成图案的组成部分之前，这些指令指定对这些图案执行哪些操作。在生成基本层图案和(一个或多个)覆盖层图案之后，经过尺寸调整并被分配给适当的层的这些相应的图案被组合起来(方块16)，以形成适当比例尺(例如，尺寸经过调整以符合地毯拼块的布面)的合成图案，然后，该合成图案被转换成用于所需印花机的印花指令(方块18和20)。合适的转换工艺的例子可以在已经一般性地转让的Cox等人的美国专利申请11/047,081中找到，其内容由此结合在本文中作为参考。通过改变基本层图案和(一个或多个)覆盖层图案(为了保持拼块与拼块之间的连续性，可能改变的程度较小)的选择，可以产生尽管在外观上独特但是包含一个或多个共同设计元素或颜色的完整的一系列不重复图案。基本层主图案和基本层图案的生成

图4中示出了基本层主图案的示意性表示。可以预期，(一个或多个)虚拟基本层主图案将通过手动或自动方式被预先生成，并被放置在虚拟主图案库(图2的方块24)中，用于在合适的时间被自动化印花软件访问。

主图案的概念是直观的——它是比较大的虚拟图案，在其中可以布置较小的虚拟模板(例如，概念上类似于“饼干模型切割刀”)以定义主图案的子集或样本。因为主图案包括具有不重复属性的图案，所以在模板的边界内定义的图案的合成完全是模板在主图案内的位置(或旋转方向)的函数。只要主图案的位置和朝向不是全然重复的，模板内定义的所得到的图案就不会是全然复制的。

仅为了说明目的，图4示出的基本层主图案包括各种尺寸的字母表的字母，各个字母代表不重复的图案元素且没有任何一个字母是完全可重叠的或完全一致的。这种布置定义了在每一处都是独特的且没有图案重复的主图案。基本层主图案相对于基本层模板的尺寸可以变化，只要主图案至少稍微大于模板。主图案相对于基本层模板的尺寸越大，提取的图案与从该主图案提取出的任意其他图案没有共同的部分图案重复的机会就越大。因此，优选地，主图案至少能够包含至少两个完全独特的拼块图案，即，模板能够在主图案内具有至少两个不同的没有重叠的放置方式。理想地，主图案的任何地方都将是唯一的且主图案足够大，使得能够进行许多种非重叠模板的放置。该条件将使可以从单个主图案产生的地毯拼块的尺寸和形状的不相同图案的数目最大化。然而，可以预期，在需要的情况下，也可以使用仅在主图案设计的重要部分上图案不重复的主图案。

在特别地适用于印花拼块地毯(例如，地毯拼块)中的实施例的情况下，模板优选地具有与地毯拼块相同的尺寸和形状，但是可以预期，模板可以比地毯拼块大或小(这由设计者来决定，或者可以通过使用随机数的软件算法等来决定)，可以进行适当的调整，以处理这种模板中定义的提取图案，使得当布置在一层中时，所得的图案将具有相对于地毯拼块而言所需的比例尺。例如，如果模板小于地毯拼块，则图案可以与边界或类似的艺术化设备结合使用，以填充地毯拼块的布面。可替代地，所需的图案可以被电子地放大以符合将被印花的地毯拼块的布面，或者可以从原始提取的图案中提取或生成多个图案，或者与从主图案中提取的一个或多个其他图案组合使用。在后者的情况下，将使用多个图案，各个图案可以通过电子方式被“缝合”、拼贴或组合，以形成用在地毯拼块的布面上的令人赏心悦目的图案。

假设在基本层主图案库(图2的方块24)中已经生成并存储了基本层主图案，图2的剩余部分示出了根据本文的技术方案的可以用于为各个地毯拼块生成基本层图案的示例性步骤。步骤22要求从基本层主图案库24中选择、访问和加载特定的预先定义的虚拟的基本层主图案(可以来自若干这种主图案的集合)，这一般是按照设计者的指令来执行的。在步骤26，定义基本层模板。为了讨论方便，假设在一边具有36英寸的方形模板36，以匹配商品化的地毯拼块的形状和尺寸。尽管，如同生成基本层主图案的情况一样，可以预期该步骤可通过使用图案生成软件算法和随机或伪随机数发生器来自动化，但也可以预期，该步骤还可以通过设计者的输入来完成。

步骤28代表通过软件来完全自动化动作的主要机会。假设与模板相关联的某个点已经被设计为模板的“位置”(例如，中央点或指定拐角点)，该点然后被分配到主图案设计内的任意位置，由此为(预先定义的)基本层模板指定主图案内的计划布置位置。为模板布置生成位置优选地是通过使用随机或伪随机数的软件算法来完成的，但是也可以通过其他更确定性的方法来完成(例如，使用设计者指定的位置坐标的预定列表等)。然而，对任意选择的位置必须设置某些限制条件，使得模板在被放置在所选位置时，防止模板的任意部分落到主图案的边界之外。这可以通过在方块30中包括适当的软件测试和子例程来实现，软件测试和子例程使模板重新定位并对模板进行重新测试，或者使模板“围绕(wrapping)”主图案的相对边。可替代地，软件可以执行对主图案边界内的图案部分的预定的几何操作(例如，用最接近主图案边界的图案部分的镜像来填充到主图案边界之外的区域)以防止模板内的图案的任意部分变成空白。

一旦模板位置满足上述测试，虚拟模板可以被定位于虚拟主图案中(步骤30)，且落在模板边界内的主图案的部分可以被定义或“提取”，由此形成基本层图案(步骤32)。图5示出了基本层主图案，在其上的4个位置处布置了地毯拼块尺寸的模板(以虚线表示)，得出在15、25、35和45处示出的候选基本层图案。应当注意，尽管示出了旨在适于地毯拼块的可印刷表面的方形模板，但模板的尺寸和形状在某种程度上可以是任意的。

在图6中，图案15、25、35和45代表了从图4所示的基本层主图案100中提取的基本层图案，其中的每个均可以用来形成单独的相应地毯拼块上的合成图案(即，4个不同地毯拼块具有4个不同图案)。可以看出，这些基本层图案中的每个都明显彼此不同，由此使得进一步的图案操作的选项变得不太重要。

此时，软件进行检查以判断设计者(或者，作为使用随机或伪随机数发生器的软件算法的结果)是否请求对提取出的基本层图案进行任何操作。操作工艺的基本动作如图2的图36至42(对于基本层)和图2的66至72(对于覆盖层)所示，且在两种情况下是类似的。可以预期，操作工艺包括但不限于旋转、调整比例(即，提取的图案的全部或部分的放大或收缩)、镜像(沿着边缘或沿着某一选定轴)或使用更复杂、更多步骤的工艺(例如，在提取的图案上生成和叠加棋盘图案，其中棋盘本身包括提取出的图案的某些几何变换)。除了上述操作，可以预期，所需的图案操作可以包括若干提取图案的拼贴的形成，其中随机元素可以是待使用的提取图案的选择，或者可以是选择出的提取图案的定位，或二者的组合(即，随机选择的提取图案的随机放置)。

在实施这种操作的过程中，可以预期将出现必须解决操作工艺的某些人工痕迹的情况。在这种情况中，仅作为例子提供，并不应以任意方式认为是排他的、全面的或限制的，例子如下：

用于从主图案中提取样本图案的模板生成图案，当该图案被旋转后，该图案不再能够以所需的程度覆盖地毯拼块。例如，如果取样的图案被旋转45度，36英寸的方形地毯拼块不能被36英寸的取样的图案完全覆盖，由此沿着36英寸地毯拼块的约51英寸对角线放置36英寸宽的取样的图案。类似地，当居中布置于36地毯拼块的布面上时，相同的取样图案将导致“方形上的菱形(diamond-on-square)”配置，这使得地毯拼块的四角处没有图案。可以以若干方法来解决该问题，包括使用使取样图案的最短边等于或大于将被应用该取样图案的地毯拼块的最长边的足够大的尺寸或形状的模板。可替代地，可以预期，在试验基础上，软件可以旋转和叠加提取的图案到地毯拼块的虚拟模型上，识别无覆盖区域(假设需要全部覆盖)，并拉伸或复制取样图案的各部分以充分地提供所需的覆盖。

还应当注意，当由离散的方形或矩形像素所组成的数字图案被旋转时，该旋转导致各个像素集体改变它们的朝向，定义每个像素的边界从相对于观察者为水平/垂直方向变成相对于观察者倾斜或对角的方向。其中，对于沿着图案的对角线方向的直线，这种改变导致“阶梯”效应。

提取的图案不以所需程度完全覆盖地毯拼块的表面(例如，用于提取图案的模板具有较小的面积或者具有不能符合或覆盖地毯拼块的所有边缘的形状)。这可以通过简单地重新调整取样图案的比例或者通过充分地复制图案(或部分图案)以对地毯拼块提供所需的覆盖来解决。类似地，对于所选的地毯拼块而言，提取的图案可能太大，这种情况下提取的图案可以被重新调整比例，缩小到适当的尺寸。

在上述情况1和情况2中，执行这些操作所必须的软件都是众所周知的，且可以被配置成在没有设计者干预的情况下来执行这些步骤。

如果没有请求操作，则单个地毯拼块的基本层图案的生成完成，并且基本层图案可以被存储以在图1的方块16中使用。如果请求了操作，则图2的方块36至44用于从操作算法库(方块36和38)中选择、访问和加载操作算法，选择和设置适当的算法参数(例如，指定图案旋转量、重新调整尺寸的程度等)(方块40)、执行所选的算法(方块42)，以及判断是否执行其他的操作步骤(方块44)。这些步骤可以通过设计者的输入来完成，也可以留待另一算法来判断(例如，使用随机数)，并可以如通常所需的那样经由方块44来重复执行。这种操作之后的基本层图案的例子如图6A的15A、25A、35A和45A所示。图案15A被放大且被平拉，图案25A的尺寸被缩小，添加图案元素以填充基本层图案内的会变成空白的那些区域；图案35A被旋转，添加了出现在角上的未旋转的图案元素，以填充会变成空白的区域；并且，图案45A被镜像且旋转90度。如图所示，所有这些图案都被调整尺寸以用在地毯拼块基本层中。

当运行了所有所需的操作算法时，可能必须经由合适的软件来调整操作后的图案，以去除诸如上面讨论的印花人工痕迹以及对角线等部分中的过度的“阶梯状”等。在图2中的方块50处表示调整后的基本层图案，然后将其作为要生成的合成图案的组成部分被发送回图1的方块16。

覆盖层主图案和覆盖层图案的生成

覆盖层主图案在概念上与基本层主图案类似，但是优选地，他们的图案不同，不同之处在于基层主图案包括整体图案，模板可以从该整体图案定义和提取图案——在这种情况下，模板是覆盖层图案模板且提取的图案是覆盖层图案。在一般情况下，覆盖层主图案足够大，以提供当布置在多个地毯拼块上时将带来在视觉上统一的主题的大量不相同的覆盖层图案。这可以通过图案、颜色的选择或者图案和颜色的组合来完成。作为后者的例子，可以使用各种不同的覆盖图案，但是如果以相同的颜色打印，则该整体效果将用于同一各个图案。

用于单独的地毯拼块的覆盖层图案的形成的步骤如图3所示，且在该实施例中，严格地反应出用于形成基本层图案的上述步骤。然而，根据所需的最终印花效果，可能出现若干值得注意的差异。一个差异与以下事实相关联：可以在单个地毯拼块上使用若干不同覆盖图案，由此需要经过图3的处理的若干不同路径，然而，一般而言，用于单个地毯拼块的基本图案在是通过图2所示的工艺的单个路径而生成的。第二个差异源于以下事实：一般而言，基本层图案将被配置以适应各个地毯拼块的尺寸和形状，而某些覆盖层图案可以有意地远小于地毯拼块，图案元素将要被布置在遍及地毯拼块的各个位置。第三个差异源于以下事实：由于基本主图案与典型的基本图案模板的尺寸相比的相对尺寸，使图案经过操作以便产生大量独特的基本层图案的需求减小。这对于用于生成覆盖层图案的图案和模板不一定正确，因此，使用操作软件以重新配置从覆盖主图案提取的覆盖层的选项将有可能变得更有价值。

如图3所示，从主图案库(方块54))选择覆盖层主图案(方块52)，诸如图7所示的图案。如前文所述，主图案被示为代表独特图案元素的不重复的字符(在这种情况下为数字)的阵列，由此保留了模板的位置和方向的概念，确定从主图案提取的图案的内容。图8示出了位于图7的覆盖层主图案内的在115、125、135和145处示出的4个某种程度上任意的模板，其结果是图9的覆盖层图案的提取。在覆盖层主图案的选定和模板在主图案的选择和定位之后，该工艺暂停，以判断是否要对提取的图案执行任何操作(方块64)。如果判断结果为是，则调用方块66至74的与操作相关的算法。应当注意，可以确定地预期，每个均具有独立的图案的多个覆盖层作为一种进一步管理遍布地毯拼块安装的随机性和相似性之间的整体平衡的手段。因此，在必要时，图3的步骤可以被重复多次以获得所需效果。

图9A示出了使用各种操作算法之后的图9的各个覆盖图案。图案115A被旋转以在放置在地毯拼块上时形成“方形上的菱形”的方向。在图125A中，圆形覆盖图案在尺寸上减小、复制并被重新定位在地毯拼块的角上。在图135A中，倾斜的平行四边形(以及其内的图案元素)被拉伸、复制、定位在地毯拼块的表面上。在图145A中，图9的Greek螺旋在尺寸上减小且在地毯拼块的表面上被复制的镜像对中形成。如果假设覆盖层的主要贡献在于建立叠加在完全覆盖基本层图案上(或被其叠加)且当被放置在地毯拼块上时不必提供完全覆盖的统一图案，则不需要填充这些覆盖图案的操作形成的任意空白区域。

在优先考虑计算速度的情况下(诸如，公开的系统与诸如图13所示的设备这样的比较高速的印花设备结合使用，本文公开的图案生成步骤是在印花机中完成的那些情况，与根据本文的技术方案相一致)，覆盖主图案的尺寸可以被减小到单个地毯拼块的尺寸，且相应的覆盖图案模板可以被设计成匹配覆盖主图案的尺寸和形状，由此限制用于覆盖图案的可替代的配置，但是通过消除从独立覆盖层主图案库中调用数据的需要，极大地增加了选择和配置将要使用的覆盖图案的计算效率。在图4A中，虚拟基本主图案102被修改以适应沿着基本主图案的顶边添加的虚拟覆盖主图案(102A至102D)。

一旦从添加到基本层主图案的这些图案中选择了覆盖层图案，工艺回复到定义和定位模板(图3方块56、58和60)、提取覆盖层图案(方块62)和可选地在去除任意图案人工痕迹(方块76)之前调用一个或多个图案操作算法(方块66至72)的任务。覆盖层图案仍可以经过操作，但是包括用于这种操作的起始点的提取的层图案被限制为沿着基本主图案102的顶部所生成的那些图案。应当注意，在不需要覆盖的情况下(即，当地毯拼块仅具有经操作后的或者未被操作的形式的取样的基本层图案时)，如果覆盖主图案仅简单地被指定为完全空的图案，则不需要任何软件修改，如图4B中的102E所示——基本层和覆盖层的组合可以像一般情况那样进行，但是覆盖对于所得到的合成图案将没有视觉影响。

如图1所示，在创建所需的基本层图案和一个或多个覆盖层图案之后，结果是电子叠加(方块16)以形成合成图案，为了印花机处理目的，该合成图案基本与常规得出的图案相同，因此，不需要特殊的处理即可将该图案数据转换为用于所使用的特定印花机的发出的指令。在图13中示出一个这种机器，位于美国南卡罗来纳州的斯巴达堡的美利肯公司(Milliken&Company)生产的

纺织印花机。图13所示的计算机和电子控制系统用于执行图1中所示的一些步骤，诸如通过将图案数据转换成染色涂抹器制动命令(方块18)并在合适的时间发送合适的命令到各个染色涂抹器(方块20)，来处理合成图案数据。该机器的细节可以在若干美国专利或已公开的申请中的任意一个中找到，包括美国专利6,181,816和美国公开申请号2003-0139840 A1。这两篇文献的内容结合在本文中作为参考。对于本领域技术人员而言很明显，应相信，经过调整，方块16的合成图案将与其他纺织印花机器兼容，诸如，可从美国南卡罗来纳州的斯巴达堡的ZimmerMachinery Corporation购买到的

地毯印刷机。

可以预期，例如，通过

计量喷墨染色机来进行印花的空白的待印花的地毯拼块可以是任意合适的结构(例如，硬皮的、带衬垫的等)。假设表面可以由适于染色或印花的纱质或绒质形式的任意适当的纺织材料构成，并可以具有通过簇绒、针织、植绒、粘合等或使用非织物基板生成的均匀或不均匀的布面高度或绒头高度(例如，其织纹可以是，如在多级毛圈绒头中可以看到的那样的织纹)。

应当理解，尽管上述附图和讨论涉及各个地毯拼块的印花，但上文所公开的技术不必限制于地毯拼块，对于本领域技术人员而言显而易见的是，经过适当的调整，还可以用于对宽幅地毯或其他基板进行印花。

Claims (20)

1.一种用于自动生成一系列通过电子方式定义的图案的系统，该系列中的每个通过电子方式定义的图案被形成为虚拟合成图案，该虚拟合成图案至少包括第一虚拟层和第二虚拟层，所述第一虚拟层与对于所述系列中的每个合成图案而言均为独特的图案相关联，所述第二虚拟层与包含至少一个对于所述系列中所有合成图案而言是共同的图案元素的图案相关联。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，对于所述系列中的所有合成图案，所述一个图案元素被表示成相同的颜色。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，从虚拟主图案中随机选择与所述第一虚拟层相关联的所述图案。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，通过位于所述虚拟主图案上的虚拟模板的边界来定义与所述第一虚拟层相关联的所述图案。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，从虚拟主图案中随机选择与所述第二虚拟层相关联的所述图案。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述第二虚拟层相关联的所述图案选自该图案的预定图案库。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述预定图案库被附加到所述虚拟主图案。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，在形成所述虚拟合成图案之前，与所述第一虚拟层相关联的图案中的至少一个经过电子操作。

9.一种生成一系列独特的虚拟合成图案的工艺，该虚拟合成图案用于对一系列纺织基板印花，每个所述独特的图案将被用于一系列单独的纺织基板，使得该系列纺织基板中没有任何一个单独的纺织基板具有可叠加到该系列中的任何其他纺织基板上的图案，所述工艺包括：

(a)形成第一虚拟层和第二虚拟层，所述第一虚拟层被称为基本层，所述第二虚拟层被称为覆盖层，这两层中的每个层都能够存储图案数据；

(b)确立基本层主图案，从所述基本层主图案中提取一系列不重复的基本层图案；

(c)从所述基本层主图案中提取基本层图案；

(d)确立覆盖层图案源，从该覆盖层图案源中提取至少一个覆盖层图案，其中，所提取的覆盖层图案中的每个包含至少一个共同的图案元素，该共同的图案元素是所述一系列图案共有的并且在视觉上是明显的；

(e)从所述覆盖层图案源中提取覆盖层图案；

(f)形成一系列合成图案，每个合成图案包括不重复的基本层图案和至少一个包含所述共同的图案元素的覆盖层图案。

10.根据权利要求9所述的工艺，其中，通过将虚拟基本层模板定位在所述虚拟基本层主图案内的选定位置处，来提取所述基本层图案。

11.根据权利要求9所述的工艺，其中，所述覆盖层图案源是附加到所述基本层主图案的虚拟图案。

12.根据权利要求11所述的工艺，其中，所述覆盖层图案被调整比例，以匹配单独的纺织基板的尺寸。

13.根据权利要求11所述的工艺，其中，所述单独的纺织基板是地毯拼块。

14.根据权利要求9所述的工艺，其中，步骤(f)的合成图案被处理并被印刷到纺织基板上。

15.根据权利要求14所述的工艺，其中，所述纺织基板是地毯拼块。

16.根据权利要求14所述的工艺的产品。

17.根据权利要求14所述的工艺的产品，其中，在计量喷墨染色机上，所述纺织基板被印刷上所述合成图案。

18.根据权利要求15所述的工艺的产品。

19.根据权利要求15所述的工艺的产品，其中，在计量喷墨染色机上，所述纺织基板被印刷上所述合成图案。

20.一系列地毯拼块，其中每个地毯拼块具有合成图案，该合成图案包括拼块与拼块之间没有图案重复的基本图案，并且该合成图案包括覆盖图案，该覆盖图案具有至少一个与所述系列中的每个其他地毯拼块上所看到的覆盖图案共有的图案元素。

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