CN102673177B - 一种基于织物纹理的织物图案打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于织物纹理的织物图案打印方法，在织物打印机的打印头上游侧织物的宽度方向上固定设置若干个摄像头，每个摄像头对应一个矩形分块拍摄区域，设置基准后拍摄织物分块图像，对拍摄到织物分块图像进行织物纹理识别，确定织物上经纬线的交叉点，根据经纬线的交叉点确定织物上的经纬线位置，再根据分块拍摄区域内的经纬线走向确定织物的变形，然后对该区域内的织物打印图案作对应的变形处理，最后织物打印机打印出变形处理后的织物图案。本发明可以根据织物纹理变化而相应调整织物的打印图案、织物的打印图案与织物的纹理匹配好，织物图案的打印效果得到了显著的提高。

Description

一种基于织物纹理的织物图案打印方法

技术领域

本发明涉及织物图案印制技术领域，尤其是一种可以根据织物纹理变化而相应调整织物图案的基于织物纹理的织物图案打印方法。

背景技术

现有的织物图案打印技术，是通过打印头直接将图案打印在织物上，普通织物与我们经常用来打印的纸张等有较大的区别，织物容易在打印过程中产生扭曲变形，因此，经常会出现织物图案的线条与织物的纹理（如织物的经纬线）不符的情形，比如织物图案上一条本该与织物经线（或纬线）平行的线条，由于打印过程中织物的变形，打印后与多条经线（或纬线）交叉，这样，打印完成的织物就会出现图案扭曲，严重影响了织物图案的打印效果。另外，有些织物本来就需要根据织物纹理来确定织物图案，比如现在流行的十字绣织物，其图案是需要刺绣在织物本身经纬线所形成的孔隙中的，而现在普遍采用将需刺绣的图案打印在十字绣的底布上,这样就避免了一边看图纸一边在布上找刺绣位置带来的不便，大大方便了刺绣过程，提高了刺绣效率。而十字绣要求图案中的水平线或垂直线必须定位打印在同一根经线或纬线上，但十字绣底布在织造或打印过程中产生的变形容易使刺绣图案与十字绣底布的经纬线之间出现较大的偏差，从而严重影响了十字绣的艺术效果。公开日为2008年8月20日、公开号为CN100412883C的专利文件公开了一种指纹识别方法与系统为解决现有识别方法识别率低，识别速度慢的问题，其由指纹特征提取和特征匹配两个步骤组成：特征提取步骤是：采集指纹图像，对指纹图像进行预处理和规格化；计算分块方向图提取奇异点，计算方向图、分割背景区域并细化奇异点；图像的滤波与增强；计算脊线密度；二值化图像并细化，提取细节点，细节点验证，删除伪细节点；指纹细节点、奇异点、平均脊密度和块方向图特征最终被压缩成为指纹特征模板存储；特征匹配步骤是：采集现场指纹图像，按上述步骤提取现场指纹图像的指纹细节点、奇异点、平均脊密度和块方向图特征；对比指纹特征模板与现场指纹图像的指纹细节点、奇异点、平均脊密度和块方向图特征，通过两者特征的相似度来判断是否是同一手指。这种方法适合对指纹的识别，对于织物结构的识别与打印图案的处理，尚未检索到相关技术的公开文件。

发明内容

本发明为解决目前织物打印过程中织物图案与织物的纹理之间容易出现偏差、严重影响织物图案打印效果的问题而提供一种可以根据织物纹理变化而相应调整织物图案、织物图案与织物的纹理匹配好的基于织物纹理的织物图案打印方法。

本发明为达到上述技术目的所采用的具体技术方案为：一种基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是包含以下步骤：

a.在织物打印机的打印头上游侧织物的宽度方向上固定设置若干个摄像头，每个摄像头对应一个矩形分块拍摄区域，所有摄像头的分块拍摄区域覆盖织物的整个宽度从而构成在织物宽度方向上的条状织物拍摄区域，相邻的分块拍摄区域部分重叠；

b.设置基准，确定每个分块拍摄区域与实际打印区域及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系；

c.拍摄织物分块图像，对拍摄到织物分块图像进行织物纹理识别，确定织物上经纬线的交叉点，根据经纬线的交叉点确定织物上的经纬线位置，通过基准修正使相邻分块拍摄区域内的同一经线或纬线连续，从而确定织物上的经纬线的走向；

d.根据分块拍摄区域内的经纬线走向确定织物的变形，对该区域内的织物打印图案作对应的变形处理，生成新的分块打印数据，将所有分块打印数据送入打印机的打印缓冲区；

e.织物打印机打印变形处理后的织物图案。

本发明的织物变形识别方法首先是基于一定的假设，即假设在某一区域内的织物变形满足一定的条件或具有一定的规律，这种假设是根据实际织物可能出现的变形情况确定的，本发明的假设是：

1.在一个分块拍摄区域内，织物纱线自身的弯曲变形幅度小于1毫米，可视为直线；

2.在一个分块拍摄区域内，织物形变为平行四边形，且经纬纱线分布均匀，纱线的平均偏移角度可以代表纱线的变形方向；

3.在整个条状织物拍摄区域内，纬纱在垂直方向上偏移幅度不大于正负20毫米；

4.在整个条状织物拍摄区域内，经纱在水平方向上偏移幅度不大于正负20毫米。

实际织物的变形情况与织物本身的结构有直接关系，不同的织物的变形是不同的，但我们只要适当地选择分块拍摄区域的大小，即针对不同结构特点的织物选择不同大小的分块拍摄区域，就可以使本发明的假设成立。虽然这种假设不能保证百分之百的满足所有实际织物的变形情况，但绝大部分情况下的织物变形都将落入本发明的假设范围内。

本发明的首先忽略了织物单根纱线的扭曲变形，这种变形出现的几率很小；本发明的第二个假设是针对织物的自身特点确定的，由于织物是由经纬纱线纺织而成，因此织物的变形具有平行四边形的结构特点，虽然织物在某一点受力的情况下其变形在整体上可能会出现类似弧形的变形，或者说织物形变可能是任意四边形，因此织物形变的转折点不一定恰好落在拍摄区域的边缘附近，而很可能落在拍摄区中间的某个位置,但只要设置的分块拍摄区域足够小，那么在分块拍摄区域内的变形还是具有平行四边形的结构特点；本发明的其他假设是考虑到纬纱的偏移不能超过条状织物拍摄区域，如果纬纱偏移的过大超出了条状织物拍摄区域，则无法跟踪纬纱的走向；至于经纱，由于条状织物拍摄区域的经向宽度相对较小，因此通常不会出现很大的偏移。

本发明的方法是将织物分块拍摄，分块拍摄的目的是希望分块拍摄区域内的织物变形足够规则，以方便后续的图案变形处理，相邻的分块拍摄区域部分重叠，这样可以保证对同一根经纬线做连续的跟踪，确保织物图案与织物经纬线的对应关系；设置基准，则可以根据基准确定确定每个分块拍摄区域与实际打印区域及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系，避免可能出现的机器误差及摄像头位置偏移引起的误差；分块拍摄到的图像进行经纬线识别，确定织物上经纬线的交叉点，根据经纬线的交叉点确定织物上的经纬线位置，通过基准修正使相邻分块拍摄区域内的同一经线或纬线连续，从而确定织物上经纬线的走向；根据织物上经纬线的走向确定每个分块拍摄区域或整个条状织物拍摄区域的织物变形情况，对该区域内的织物打印图案作对应的变形处理，然后生成新的分块打印数据存入打印机的打印缓冲区，当织物移动后其条状织物拍摄区域进入织物打印机的打印区域时，织物打印机打印变形处理后的织物图案，从而达到织物上打印的图案与织物的变形相对应的目的。

作为优选，所述的基准设置方法为：在每个摄像头的分块拍摄区域上方设置位置固定的激光发射器，激光发射器发射激光定位标记，相邻两个摄像头的分块拍摄重叠区域内至少有一个激光定位标记，以激光定位标记为固定点确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系；在每个分块拍摄区域内设置激光定位标记，且相邻两个分块拍摄区域的重叠区内至少有一个公用的激光定位标记，我们可以根据这个激光定位标记的位置来确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域的相对位置关系。激光定位标记由设置在分块拍摄区域上方的激光发射器发射，通常一个激光发射器发射一个激光定位标记，激光定位标记可以是点光标，也可以是十字光标。

采用激光标记作为基准时，作为优选，所述的激光定位标记为两个，设置在分块拍摄区域内横向靠近边缘的位置，其中相邻两个分块拍摄区域的拍摄重叠区内包含一个公用的激光定位标记，两个激光定位标记均位于分块拍摄区域内纵向的中间位置，N个分块拍摄区域内设置N+1个激光定位标记。由于需要保证相邻两个分块拍摄区域的重叠区内至少有一个公用的激光定位标记，实际上两个激光定位标记只能设置在每个分块拍摄区域的纬线方向的边缘位置，在跟踪一根纬线时，如果从第一分块拍摄区域的第一个激光定位标记作为一根纬线的起点，当这根纬线到达第一分块拍摄区域的第二个激光定位标记一侧时，由于纬线出现偏移或第一、第二激光定位标记不在同一条理想的纬线方向上，这根纬线与第二个激光定位标记存在一定的偏移，通过纬线水平方向的偏移角度，可以计算出该纬线与第二个激光定位标记之间在经线方向上的偏移量。对于第二分块拍摄区域，由于第二激光定位标记是第一分块拍摄区域与第二分块拍摄区域的公用激光定位标记点，因此可以用相同的方法计算出纬线与第三激光定位标记之间在经线方向上的偏移量。同理我们可以这样一直跟踪下去，将该纬线在整个条状织物拍摄区域的走向确定下来。至于经线，由于同一分块拍摄区域内的经线方向上只有一个激光定位标记，因此，可以以相邻的两个条状织物拍摄区域的同一激光发射器发射的激光定位标记作为基准，来跟踪计算经线的位置变化，方法与纬线相同，所不同的是，N个分块拍摄区域内设有N+1个激光定位标记，而每个激光定位标记可以跟踪一条经线，对于设置N个分块拍摄区域的打印机，则可以同时跟踪N+1条经线的走向。这样，在两个相邻的条状拍摄区域内，两条纬线与N+1条经线构成N个四边形的块状图案，这些块状图案在经线方向及纬线方向相互拼接构成连续的织物结构变形图案，根据这一变形图案，将织物打印图案作对应的变形处理，即将原来的矩形拉伸成相应的任意四边形，从而达到织物上打印的图案与织物的变形相对应的目的，织物打印图案的变形处理属于公知技术，这里不再赘述。在上述方法中，织物端部第一次拍摄的条状区域在后续处理过程中由于经线的偏移无法确定，因此这一区域内无法直接打印织物图案，因此打印时织物的端部有一条状空白区域，解决这一问题的一种方案是将激光定位标记设置在靠近织物端部的位置。

采用激光标记作为基准时，也可以采用下面的方法：所述的激光定位标记为四个，设置在分块拍摄区域的四角，其中相邻两个分块拍摄区域的拍摄重叠区内包含两个公用的激光定位标记，N个分块拍摄区域内设2N+2个激光定位标记。这一方法的原理与上述方法完全一致，但本法在同一分块拍摄区域内即可确定经线的走向，不会出现上述两个激光定位标记方案的织物端部空白问题，还可以避免两个条状拍摄区域之间由于打印头及织物移动引起的机器误差，提高打印精度。

采用激光标记作为基准时，作为优选，摄像头拍摄织物图像分两次进行，第一次拍摄时开启激光发射器发射激光定位标记，第二次拍摄时关闭激光发射器，将两次拍摄到的图像重叠作为织物图像，以激光定位标记为基准确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系。两次拍摄的目的主要是因为激光发射器开启时，由于激光光线的影响，激光标记点附近的织物图像可能会不够清晰，从而影响经纬线的设别，采用两次拍摄可以有效解决这一问题。

基准设置也可以采用下面的方法：在织物打印机内预存校准图案，织物开始打印时先在织物上打印出校准图案，然后使织物倒退至摄像头位置，对织物进行分块拍摄，以校准图案为基准，确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系。这种基准的优点是节省成本、方便、精度高，但是需要定期打印校准图案。激光标记在安装时需要校准。

作为优选，所述的织物纹理识别方法为二值化图像法：对拍摄到织物分块图像进行二值化处理，根据二值化图像上的特征点确定织物上经纬线的交叉点，所述二值化图像上的特征点为图像上规则排列的黑点，以横向上两个相邻黑点的中间位置确定为经线位置，以纵向上两个相邻黑点的中间位置确定为纬线位置，从而确定织物上经纬线的交叉点。

采用二值化方法处理图像时，可以对二值化后的图像进一步进行细化处理，对图像上的不规则特征点作删除处理。

织物纹理识别方法也采用小波变换法或傅里叶变换法或模板匹配法，当采用模板匹配法时，优选采用直线模板匹配法，除此以外，也可以采用Robert、Prewiit、Sobel、Kirsch及Laplacian边缘算子模板匹配法。图像的识别与处理有多种方法，这些方法属于公知技术，这里不再赘述。

作为优选，条状织物拍摄区域紧邻织物打印机的打印区域。

本发明的有益效果是：它有效地解决了目前织物打印过程中织物图案与织物的纹理之间容易出现偏差、严重影响织物图案打印效果的问题，本发明可以根据织物纹理变化而相应调整织物图案、织物图案与织物的纹理匹配好，织物图案的打印效果得到了显著的提高。

附图说明

图1是本发明分块拍摄区域的一种示意图；

图2是本发明纬线跟踪过程的一种示意图；

图3是本发明经纬线变形情况的一种示意图；

图4是本发明分块拍摄区域的另一种示意图；

图5是本发明校准图案的一种示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

本实施例的基于织物纹理的织物图案打印方法是一种十字绣印花图像的打印方法，本实施例的打印机一次打印的宽度为1600毫米（纬线方向），高度为60毫米（经线方向）。

a.在织物打印机的打印头上游侧织物的宽度方向上固定设置16个摄像头，每个摄像头对应一个矩形分块拍摄区域，分块拍摄区域的宽度为120毫米，高度为80毫米，所有摄像头的分块拍摄区域覆盖织物的整个宽度从而构成在织物宽度方向上的条状织物拍摄区域，相邻的分块拍摄区域部分重叠，条状织物拍摄区域紧邻织物打印机的打印区域。

b.设置基准，确定每个分块拍摄区域与实际打印区域及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系；在每个分块拍摄区域上方设置两个位置固定的激光发射器，激光发射器发射十字光标的激光定位标记，激光定位标记设置在分块拍摄区域内横向靠近边缘的位置，相邻两个摄像头的分块拍摄重叠区域的激光定位标记为两个分块拍摄区域的公用激光定位标记，图1显示了前三个分块拍摄区域P1、P2、P3及四个激光定位标记A1、A2、A3、A4，这样，16个分块拍摄区域内共有17个激光定位标记，两个激光定位标记之间的距离为100毫米，织物打印过程中激光定位标记的位置不变，以此作为经纱、纬纱跟踪的基准点，只要标定17个激光定位标记的位置，就可对16个摄像头的位置、方向、缩放比例等进行标定，以激光定位标记为固定点确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系。

c.拍摄织物分块图像，对拍摄到织物分块图像进行织物纹理识别，确定织物上经纬线的交叉点，根据经纬线的交叉点确定织物上的经纬线位置，通过基准修正使相邻分块拍摄区域内的同一经线或纬线连续，从而确定织物上的经纬线的走向。织物纹理识别方法采用二值化图像法：对拍摄到织物分块图像进行二值化处理，根据二值化图像上的特征点确定织物上经纬线的交叉点，所述二值化图像上的特征点为图像上规则排列的黑点，以横向上两个相邻黑点的中间位置确定为经线位置，以纵向上两个相邻黑点的中间位置确定为纬线位置，从而确定织物上经纬线的交叉点。十字绣底布的经纬纱较粗，编织方式也是简单的十字交叉，且经纬纱线之间通常留有间隙，十字绣底布上相邻两根纬纱与相邻两根经纱围成的穿线空隙点在图像上构成了规则排列的黑点。选择最接近第一分块拍摄区域P1内第一个激光定位标记A1的经纬线交叉点作为我们所跟踪的一根纬线的起点（见图2），在跟踪一根纬线时，如果从第一分块拍摄区域的第一个激光定位标记作为一根纬线W1的起点，当这根纬线W1到达第一分块拍摄区域P1的第二个激光定位标记A2一侧时，由于纬线W1出现偏移及第一激光定位标记A1与第二激光定位标记A2可能不在同一纬向直线上，这根纬线W1与第二个激光定位标记A2存在一定的偏移y1，通过纬线水平方向的偏移角度，可以计算出纬线W1与第二个激光定位标记A2之间在经线方向上的偏移量h1，对于第二分块拍摄区域P2，由于第二激光定位标记A2是第一分块拍摄区域P1与第二分块拍摄区域P2的公用激光定位标记，因此可以用相同的方法计算出纬线W1在第三激光定位标记A3位置的偏移y2及与第三个激光定位标记A3之间在经线方向上的偏移量h2。同理我们可以这样一直跟踪下去，将该纬线在整个条状织物拍摄区域的走向确定下来。至于经线，由于同一分块拍摄区域内的经线方向上只有一个激光定位标记，因此，可以以相邻的两个条状织物拍摄区域的同一激光发射器发射的激光定位标记作为基准，来跟踪计算经线的位置变化，方法与纬线相同，所不同的是，16个分块拍摄区域内设有17个激光定位标记，而每个激光定位标记可以跟踪一条经线，这样可以同时跟踪17条经线的走向（见图3，图中仅显示了前三个分块拍摄区域内的四条经线L1、L2、L3、L4）。这样，在两个相邻的条状拍摄区域内，两条纬线W1、W2与17条经线构成16个四边形的块状图案，这些块状图案在经线方向及纬线方向相互拼接构成连续的织物结构变形图案（见图3，图中P1’、P2’、P3’为第二条状拍摄区域内的前三个分块拍摄区域，A1’、A2’、A3’、A4’为相应分块拍摄区域内的激光定位标记）。

d.根据分块拍摄区域内的经纬线走向确定织物的变形后，对该区域内的织物打印图案作对应的变形处理，即将原来的矩形拉伸成任意四边形，生成新的分块打印数据，将新的分块打印数据送入打印机的打印缓冲区，当拍摄区域的织物移动到打印位置后，织物打印机打印变形处理后的织物图案。

实施例2

实施例2分块拍摄区域内的激光定位标记为四个激光点，设置在分块拍摄区域的四角，其中相邻两个分块拍摄区域的拍摄重叠区内包含两个公用的激光定位标记（见图4），摄像头拍摄织物图像分两次进行，第一次拍摄时开启激光发射器发射激光点，第二次拍摄时关闭激光发射器，将两次拍摄到的图像重叠作为织物图像，以激光定位标记为基准确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系，其余和实施例1相同。

实施例3

实施例3的基准设置方法为：在织物打印机内预存校准图案，织物开始打印时先在织物上打印出校准图案，然后使织物倒退至摄像头位置，对织物进行分块拍摄，对打印好的校准图案进行拍摄，然后识别横线与竖线的交点，在打印图像时，以交点为基准，确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系，织物纹理识别方法为模板匹配法，其余和实施例1相同，校准图案如图5所示。

除上述方法外，织物纹理识别方法还可以采用傅里叶变换法或小波变换法。采用模板匹配法时，可以采用直线模板匹配法或Robert、Prewiit、Sobel、Kirsch及Laplacian边缘算子模板匹配法。

Claims (10)

1.一种基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是：

a.在织物打印机的打印头上游侧织物的宽度方向上固定设置若干个摄像头，每个摄像头对应一个矩形分块拍摄区域，所有摄像头的分块拍摄区域覆盖织物的整个宽度从而构成在织物宽度方向上的条状织物拍摄区域，相邻的分块拍摄区域部分重叠；

b.设置基准，确定每个分块拍摄区域与实际打印区域及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系；

c.拍摄织物分块图像，对拍摄到织物分块图像进行织物纹理识别，确定织物上经纬线的交叉点，根据经纬线的交叉点确定织物上的经纬线位置，通过基准修正使相邻分块拍摄区域内的同一经线或纬线连续，从而确定织物上的经纬线的走向；

d.根据分块拍摄区域内的经纬线走向确定织物的变形，对该区域内的织物打印图案作对应的变形处理，生成新的分块打印数据，将所有分块打印数据送入打印机的打印缓冲区；

e.织物打印机打印变形处理后的织物图案。

2.根据权利要求1所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是设置基准的方法为：在每个摄像头的分块拍摄区域上方设置位置固定的激光发射器，激光发射器向分块拍摄区域发射激光定位标记，相邻两个摄像头的分块拍摄重叠区域内至少有一个激光定位标记，以激光定位标记为固定点确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系。

3.根据权利要求2所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是：所述的激光定位标记为两个，设置在分块拍摄区域内横向靠近边缘的位置，其中相邻两个分块拍摄区域的拍摄重叠区内包含一个公用的激光定位标记，两个激光定位标记均位于分块拍摄区域内纵向的中间位置，N个分块拍摄区域内设置N+1个激光定位标记。

4.根据权利要求2所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是：所述的激光定位标记为四个，设置在分块拍摄区域的四角，其中相邻两个分块拍摄区域的拍摄重叠区内包含两个公用的激光定位标记，N个分块拍摄区域内设置2N+2个激光定位标记。

5.根据权利要求2或3或4所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是：摄像头拍摄织物图像分两次进行，第一次拍摄时开启激光发射器发射激光定位标记，第二次拍摄时关闭激光发射器，将两次拍摄到的图像重叠作为织物图像，以激光定位标记为基准确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系。

6.根据权利要求1所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是设置基准的方法为：在织物打印机内预存校准图案，织物开始打印时先在织物上打印出校准图案，然后使织物倒退至摄像头位置，对织物进行分块拍摄，以校准图案为基准，确定每个分块拍摄区域与织物及相邻两个分块拍摄区域之间的位置关系。

7.根据权利要求1所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是织物纹理识别的方法为二值化图像法：对拍摄到织物分块图像进行二值化处理，根据二值化图像上的特征点确定织物上经纬线的交叉点，所述二值化图像上的特征点为图像上规则排列的黑点，以横向上两个相邻黑点的中间位置确定为经线位置，以纵向上两个相邻黑点的中间位置确定为纬线位置，从而确定织物上经纬线的交叉点。

8.根据权利要求1所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是织物纹理识别的方法为小波变换法或傅里叶变换法或模板匹配法。

9.根据权利要求8所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是所述的模板匹配法为直线模板匹配法或Robert、Prewiit、Sobel、Kirsch及Laplacian边缘算子模板匹配法。

10.根据权利要求1或2或3或4或6或7或8或9所述的基于织物纹理的织物图案打印方法，其特征是：条状织物拍摄区域紧邻织物打印机的打印区域。