CN109377523B - 一种雅纹缎及其数码纹理数据生成方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种雅纹缎及其数码纹理数据生成方法，雅纹缎正面以经浮点为主，纬浮点以散点形式随机均匀分布，任意经线或纬线上所有纬浮点均不相接，相邻纬浮点之间间隔

个经浮点，纹理上下左右连接处均满足纹理要求。本申请还包括雅纹缎数码纹理数据生成方法，1、确定纹理的基本参数和斜帐篷随机数初始参数；2、利用斜帐篷映射生成Monte Carlo方法所需随机数列；3、通过马尔科夫场纹理生成方法与标记筛选法生成基本的纹理式样；4、采用迭代拟合的无缝拼接方法，对纹理边缘处按照规则进行延拓。本申请结构设计具有随机纹理的错落感，实现无缝拼接，实现方法可靠方便，缎面呈现漫反射光泽，柔和细腻，弱化了传统织物经柳和纬档，底纹组织横向无规律性，抗仿制能力强。

Description

一种雅纹缎及其数码纹理数据生成方法

技术领域

本申请涉及一种雅纹缎及其数码纹理数据生成方法，主要适用于纺织行业中的数码提花机。

背景技术

传统素绉缎采用的是规则的五枚缎或八枚缎，其缺陷主要包括：(1)传统丝绸面料，织纹非常规则，延续了几十年；(2)缎面光线反射方向一致，不够柔和。

发明内容

本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种利用现代技术，设计一种新型缎纹组织织物-雅纹缎及其数码纹理数据生成方法。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：

一种雅纹缎，其特征是：正面以经浮点为主，纬浮点以散点形式随机均匀分布，任意经线或纬线上所有纬浮点均不相接，相邻纬浮点之间间隔l～r个经浮点，任意纹理上下左右连接处均满足纹理要求(即纹理规则或者说收束条件)。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：

一种雅纹缎的数码纹理数据生成方法，其特征是包括以下步骤：

根据设计纹理要求，确定纹理的基本参数，纹理尺寸m，n，纬浮点间隔范围l，r，斜帐篷随机数初始参数x₀，p，L，其中纹理尺寸m，n是指任意一个纹理图均由经方m像素纬方n像素构成；

利用斜帐篷映射生成Monte Carlo方法所需要的随机数列，所述斜帐篷映射的公式为

初始参数x₀、p选取于[0，100)，x_n保留4位小数，得到随机数列{x_L+1，x_L+2，x_L+3…}，保留小数部分，得到大于等于0小于1的随机数列

并用tent()表示取下一个随机数；

通过马尔科夫场纹理生成方法与标记筛选法生成基本的纹理式样，

纹理以位图的形式呈现，用一个m×n的比特矩阵来表示，其中0代表经浮点，1代表纬浮点，表示为

A＝{A_i，j}_m，n

其中i，j为整数且i∈{0，1，...，m-1}，用函数X表示如下

A_i，j＝X(x，A’_i，j)

其中A’_i，j表示A_i，j的环境，x为随机变量，通过斜帐篷映射tent()生成，

A’_i，j＝{A_k，l|k，l为整数，且满足k≠i或l≠j}

并且存在X’使得

A_i，j＝X(x，A’_i，j)＝X’(x，A”_i，j)

其中A”_i，j＝{A_k，l|k≤i，l≤j且k，l不同时等于i，j} ①

或A”_i，j＝{A_k，l|(k＜i且l＝j)或1＜j} ②

在此条件下，按照马尔科夫随机场的方法按i、j顺序逐点生成，并对其中每一个纬浮点，按照其位置和纬浮点间隔范围l，r对其经向与纬向的影响范围进行标记(即每一个纬浮点间隔范围l，r内不允许再出现纬浮点)；

采用迭代拟合的无缝拼接方法，对纹理边缘处按照相同的规则(纹理要求)进行延拓，直到生成完整的雅纹缎产品纹理图。

本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构设计具有随机纹理的错落感，实现无缝拼接，实现方法可靠方便，缎面呈现漫反射光泽，雅致、柔和，面料绉面细腻，弱化了传统缎类织物的经柳和纬档。产品极具个性化、唯一性、底纹组织横向无规律性，抗仿制能力强。

说明书附图

图1为本申请实施例雅纹缎的局部纹理组织图。

具体实施方式

本申请通过数学建模、计算机模拟等方法，利用计算机智能设计技术设计一种具有特殊组织结构的缎纹纹理，赋于缎类丝绸新产品。

本发明提供了一种结合混沌算法、数学规划、迭代拟合等方法的数字化纹理生成算法，由该算法设计生成的纹理——雅纹缎具有以下特点：

1、正面以经浮点为主，纬浮点以散点形式随机均匀分布，使得面料既有缎面的光泽感以及随机纹理的错落感。

2、纬浮点分布随机均匀，任意经线或纬线上，所有纬浮点均不相接，相邻纬浮点之间间隔l～r个经浮点(l，r事先给定，一般2≤l＜6≤r)，即经浮长为l～r。

3、纹理能够无缝拼接，即在给定的尺寸下，上下左右各循环拼接处同样满足收束条件，视觉上无衔接感，即实现无缝拼接。

在本发明中，雅纹缎纹理的生成主要分为以下4个步骤：

1、根据设计纹理要求，确定纹理的基本参数，如纹理尺寸m，n，纬浮点间隔范围l，r，斜帐篷随机数初始参数x₀，p，L等。

2、利用混沌算法——斜帐篷映射(Skew Tent Chaotic Map)生成Monte Carlo方法所需要的随机数列。

3、通过马尔科夫场纹理生成方法与标记筛选法的生成基本的纹理式样。

4、采用迭代拟合方法处理边缘衔接处纹理，使得纹理整体呈现无缝拼接的性质。

具体的步骤及说明如下：

基于混沌算法的随机数生成

纹理生成需要运用到Monte Carlo方法，该方法会引用一个随机数列，本发明中采用一种经典的混沌算法——斜帐篷映射(Skew Tent Chaotic Map)作为随机数发生器。

混沌系统是非线性的系统，表现出非常复杂的伪随机性，它对初始条件和控制参数非常敏感，任何微小的初始偏差都会被指数式放大，同时它又是确定性的，可由非线性系统的方程、参数和初始条件完全确定。因此，初始状态和少量参数的变化就可以产生满足算法需求的随机数列。

斜帐篷映射(Skew Tent Chaotic Map)的迭代公式如下：

初始参数x₀、p与初始迭代次数L任意选定，迭代L次后获得随机数列{x_L+1，x_L+2，x_L+3...}。

在本发明中，为了获得更为均匀的大于等于0小于1的随机数列，我们对斜帐篷映射做了如下一些调整

初始参数x₀、p选取于[0，100)，x_n保留4位小数，可以得到随机数列{x_L+1，x_L+2，x_L+3...}，保留小数部分，即可得到大于等于0小于1的随机数列

我们用tent()表示取下一个随机数。

基于马尔科夫场与标记筛选法的纹理生成

本发明所生成的纹理以位图的形式呈现，因此可以用一个矩阵表示。例如对于门幅n针，循环数m的纹理，我们可以用一个m×n的比特矩阵来表示，其中0代表经浮点，1代表纬浮点。我们用以下形式表示：

A＝{A_i，j}_m，n

其中i，j为整数且i∈{0，1，...，m-1}

本发明对纹理生成采用马尔科夫随机场的方法，基底上的一个像素点的设定，可以被认为仅与其周边的微环境有关，因此可以将纹理的设计要求作为约束条件，利用MonteCarlo方法逐点生成。

由马尔科夫随机场的方法生成纹理矩阵时，矩阵每一个元素的值由带有随机参数的“规则”和其所属的“环境”共同决定，我们用A’_i，j表示A_i，j的环境，一般来说，

A’_i，j＝{A_k，l|k，l为整数，且满足k≠i或l≠j}

同时规则用函数X表示，则有

A_i，j＝X(x，A’_i，j)

其中x为随机变量，通过斜帐篷映射tent()生成。

最常用的纹理矩阵通常是用点阵表示，即用0与1组成的比特矩阵(在纺织的泥地组织中分别表示经线或纬线上浮)。马尔科夫随机场的方法按顺序逐点生成逐点，该方法的前提是规则必须能够变形成为对半全局环境的规则，即存在X’使得

A_i，j＝X(x，A’_i，j)＝X’(x，A”_i，j)

其中A”_i，j＝{A_k，l|k≤i，l≤j且k，l不同时等于i，j} ①

或A”_i，j＝{A_k，l|(k＜i且l＝j)或l＜j} ②

在此条件下(如①)，按照i、j逐点生成，每个点只需考虑已有的环境，而后续生成的点不会影响到已经生成的点的规则。

Matlab的伪代码如下：

在本发明中，因为约束条件的特殊性，我们在采用马尔科夫场纹理生成方法的同时引入标记筛选法。标记筛选法的原理是对每一个纬浮点，对其经向与纬向的影响范围进行标记，以便于Monte Carlo方法计算。

基于迭代拟合方法的无缝拼接实现

纹理无缝化是指在纹理拼缝处，也能够满足或一定程度上满足纹理的约束条件，以致肉眼无法在拼接后的纹理中找到拼缝。无缝拼接分为低阶的整体无缝与高阶的局部无缝。前者指将整块纹理图上下左右相连，形成阵列，无拼接痕迹；后者指取纹理中任意的两个部分(保证最小单元)任意拼接，无拼接痕迹。

当下一般采用渐变方法实现纹理的无缝拼接，该方法计算量小，可直接用于大部分纹理，但拼缝处不能完全满足纹理的约束条件，往往对雅纹缎这样的精细纹理是不适用的。

本发明则采用迭代拟合的无缝拼接方法，即在图像边缘处按照规则进行延拓，直到该点与对应点(相邻纹理的相邻点)符合相同的规则。伪代码如下

通过该方法能保证边缘衔接处纹理的约束条件与整体约束条件一致，实现完美的无缝拼接。

采用本发明设计生成的数码纹理(命名为雅纹缎，纹理组织参见图1，实物效果参见审查参考图)在提花织机上织就的绸缎新产品，缎面呈现漫反射光泽，雅致、柔和，面料绉面细腻，弱化了传统缎类织物的经柳和纬档。产品极具个性化、唯一性、底纹组织横向无规律性，抗仿制能力强。

凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。

Claims (2)

1.一种雅纹缎，其特征是：正面以经浮点为主，纬浮点以散点形式随机均匀分布，任意经线或纬线上所有纬浮点均不相接，相邻纬浮点之间间隔l～r个经浮点，任意纹理上下左右连接处均满足四方连续纹理要求。

2.一种权利要求1所述雅纹缎的数码纹理数据生成方法，其特征是包括以下步骤：

根据设计纹理要求，确定纹理的基本参数，纹理尺寸m,n，纬浮点间隔范围l～r，斜帐篷随机数初始参数x₀，p，L，其中纹理尺寸m,n是指要生成的纹理图均由经向方向m像素和纬向方向n像素构成；

利用斜帐篷映射生成Monte Carlo方法所需要的随机数列，所述斜帐篷映射的公式为

初始参数x₀、p选取于[0，100)，x_n保留4位小数，得到随机数列{x_L+1，x_L+2，x_L+3...}，保留小数部分，得到大于等于0小于1的随机数列

并用tent()表示取下一个随机数；

通过马尔科夫场纹理生成方法与标记筛选法生成基本的纹理式样，

纹理以位图的形式呈现，用一个m×n的比特矩阵来表示，其中0代表经浮点，1代表纬浮点，表示为

A＝{A_i，j}_m，n

其中i，j为整数且i∈{0，1，...，m-1}，用函数X表示如下

A_i，j＝X(x，A’_i，j)

其中A’_i，j表示A_i，j的环境，x为随机变量，通过斜帐篷映射tent()生成，

A’_i，j＝{A_k，l|k，l为整数，且满足k≠i或l≠j}

并且存在X’使得

A_i，j＝X(x，A’_i，j)＝X’(x，A”_i，j)，A”_i,j表示A_i，j的半全局环境，

其中A”_i，j＝{A_k，l|k≤i，l≤j且k，l不同时等于i，j}①

或A”_i，j＝{A_k，l|(k＜i且l＝j)或l＜j}②

在此条件下，按照马尔科夫随机场的方法按i、j顺序逐点生成，并对其中每一个纬浮点，按照其位置和纬浮点间隔范围l,r对其经向与纬向的影响范围进行标记；

采用迭代拟合的无缝拼接方法，对纹理边缘处按照相同的规则进行延拓，直到生成完整的雅纹缎产品纹理图。

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