張 寧， 李忠健， 潘如如， 高衛(wèi)東， 韓要賓(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

采用色紡紗圖像的真實(shí)感色織物模擬

張 寧， 李忠健， 潘如如， 高衛(wèi)東， 韓要賓
(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

為解決色織物產(chǎn)品設(shè)計周期長，試織打樣耗時費(fèi)力的問題，提出一種采用色紡紗圖像的真實(shí)感色織物的模擬方法。首先采集彩色紗線圖像，運(yùn)用閾值分割、形態(tài)學(xué)處理得到紗線主體，獲取紗線主體的上、下邊界和中心線，進(jìn)而得到原始紗線圖像的主體部分；接著根據(jù)橢圓模型和正弦曲線模型對紗線主體圖像進(jìn)行處理，得到紗線在二維織物表面中的形態(tài)；最后根據(jù)色紗循環(huán)和織物組織變換模型來改變經(jīng)緯紗的覆蓋關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)感條紋型和格子型色織物的模擬。模擬結(jié)果表明：本文算法能夠模擬不同種類色織物的織造過程，真實(shí)地反映織物的外觀效果，且能夠調(diào)整織物組織和色紗循環(huán)參數(shù)，提高了現(xiàn)有模擬算法的真實(shí)性和適應(yīng)性。

色紡紗圖像； 圖像處理； 數(shù)學(xué)模型； 色織物； 模擬

色織物的經(jīng)緯紗線顏色、組織結(jié)構(gòu)和色紗排列方式等參數(shù)直接決定了織物的整體效果。在織物設(shè)計過程中，需要不斷調(diào)節(jié)這些參數(shù)，并通過試織來觀察織物的布面效果是否符合設(shè)計人員和客戶的要求。這種反復(fù)試織的工作不僅費(fèi)時費(fèi)力，還造成了原料的浪費(fèi)。通過計算機(jī)技術(shù)來快速、形象、直觀、真實(shí)地模擬出色織物的外觀效果，可代替試織打樣的一系列手工操作，從而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

目前，機(jī)織物的模擬方法主要有配色模紋法[1-2]、紗線設(shè)計法[3-5]和真實(shí)感圖像法[6-8]3種。配色模紋法模擬色織物時，可根據(jù)織物組織、色紗排列和經(jīng)、緯密度等因素來生成織物圖像，但模擬出的織物圖像平淡，沒有質(zhì)感。紗線設(shè)計法通過繪制紗線外觀，填充顏色、隨機(jī)生成紋理和毛羽信息，具有很好的質(zhì)感效果，但并未采用真實(shí)的紗線信息，難以表現(xiàn)織物的真實(shí)外觀。真實(shí)感圖像法是通過構(gòu)建紗線數(shù)學(xué)模型，提取原始紗線信息填充到織物中，實(shí)現(xiàn)織物的模擬。這種方法大大提高了模擬效果的真實(shí)性，但在這些研究中并未給出具體的紗線處理和織物模擬過程，構(gòu)建的織物模型參數(shù)可調(diào)性差。此外，文獻(xiàn)[9]提出了一種基于Photoshop軟件的色織物仿真，掃描織物圖像并分析面料特點(diǎn)，運(yùn)用Photoshop軟件的工具生成相應(yīng)的織物圖像。這種方法能實(shí)現(xiàn)色織物的視覺仿真設(shè)計，但是只能對已有的織物面料進(jìn)行仿真，存在局限性。

本文提出了一種采用色紡紗圖像的真實(shí)感色織物模擬算法。通過掃描系列紗線圖像并進(jìn)行預(yù)處理，得到紗線主體圖像和邊界并存儲，在織物外觀數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)紗線的中心線和邊界填充紗線的信息，實(shí)現(xiàn)色織物的模擬。提出的模擬算法提高了配色模紋法和紗線設(shè)計法模擬效果的真實(shí)性和真實(shí)感圖像法的適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同種類的色織物，較好地反映織物的外觀效果。

1 數(shù)學(xué)模型的建立

1.1 紗線的橢圓模型

紗線在自由狀態(tài)時，其截面形態(tài)一般為圓形。但在織物的織造過程中，由于上機(jī)張力的存在，使得經(jīng)緯紗在交織點(diǎn)處相互擠壓，所以紗線在織物中的形態(tài)不可能為規(guī)則的圓形。文獻(xiàn)[10]歸納了紗線在織物中的截面形態(tài)，主要包括圓形、橢圓形、跑道形、凸透鏡形和正弦弧與圓弧銜接等形態(tài)。

本文選擇橢圓模型來描述紗線在織物中的截面形態(tài)。通過掃描得到的紗線圖像的寬度認(rèn)為是紗線在圓形截面形態(tài)下的直徑，根據(jù)紗線變形后周長不變的原理求得橢圓的長徑，即為紗線在織物中擠壓變形后的直徑。為了不改變紗線的原有顏色信息，需要使用插值算法，采用最鄰近插值算法對紗線進(jìn)行處理。圖1示出紗線的圓形和橢圓形2種截面形態(tài)示意圖。

圖1 2種紗線截面形態(tài)Fig.1 Two types of yarn cross section. (a) Circular cross section; (b) Elliptical cross section

如圖1所示，設(shè)紗線任意一行的直徑為d1，橢圓的壓扁系數(shù)[11]為μ，a為橢圓的長半軸，b為橢圓的短半軸，由此得到

C=πd1

Z=2πb+4(a-b)

式中：C為圓的周長；Z為橢圓的周長。

假設(shè)壓扁系數(shù)[8]μ=0.6，由以上公式計算得到橢圓長半軸長a，則紗線在橢圓形截面形態(tài)下的直徑d2等于橢圓的長軸長2a。圖像插值運(yùn)算的倍數(shù)p1，即為直徑d2與直徑d1的比值，可用下式計算得到：

求得p1=1.17。

1.2 正弦曲線模型

在機(jī)織物中，經(jīng)緯紗線上下交織產(chǎn)生相互擠壓變形，使得紗線在交織點(diǎn)處呈現(xiàn)彎曲的狀態(tài)。在不同組織結(jié)構(gòu)的織物中，這種彎曲的狀態(tài)由于經(jīng)緯紗覆蓋關(guān)系的不同而不同。在經(jīng)緯紗交織處，可將紗線看作是正弦曲線的一部分，其余部分則看作直線狀態(tài)[4]，因此，沿著紗線的軸向方向，可將經(jīng)、緯紗抽象為正弦曲線與直線相結(jié)合的狀態(tài)。該模型處理的紗線能在紗線粗細(xì)、織物密度改變的同時改變紗線的屈曲形態(tài)，符合紗線在織物中的實(shí)際彎曲形態(tài)。

以平紋、斜紋織物為例，假設(shè)沿經(jīng)紗軸向?qū)⒖椢锲书_，可得到如圖2所示的紗線截面圖和經(jīng)紗正弦曲線模型。其中：t為緯紗之間的間距；b為緯紗在橢圓形態(tài)下的短半軸長；2b為經(jīng)紗屈曲波高。

圖2 不同織物紗線的截面圖和經(jīng)紗正弦曲線模型Fig.2 Cross section of yarn in different fabrics and sine curve model of warp. (a) Cross section of yarn in plain; (b) Sine curve model of warp for plain; (c) Cross section of yarn in twill; (d) Sine curve model of warp for twill

在該模型中，正弦曲線的1個周期覆蓋了2個紗線間距t，即其周期T=2t，振幅A等于紗線在橢圓模型下的短半軸長b，即A=b，則該正弦曲線的方程為

設(shè)正弦曲線的弧長為S，根據(jù)弧長的微分公式，求得弧長為

在垂直于織物平面方向上觀察，紗線在織物中的形態(tài)即為正弦曲線在x軸上的投影，弧長S的投影在x軸上即為周期2t，因此，插值運(yùn)算縮小的倍數(shù)p2可由下式求得：

1.3 織物組織變化模型

在織物組織矩陣中，通常采用“0”代表緯組織點(diǎn)，“1”代表經(jīng)組織點(diǎn)。記1個組織循環(huán)的布爾矩陣為B, 根據(jù)文獻(xiàn)[12]可求得多個組織循環(huán)的布爾矩陣V(JN×WN)。利用上述組織模型，控制矩陣V(i，h)便可改變織物組織的沉浮規(guī)律，從而改變織物的組織類型。

2 色織物的模擬

2.1 色紡紗圖像的采集與處理

本文所用的色紡棉紗是有色纖維經(jīng)普通細(xì)紗機(jī)紡制的，用這種紗線織成的面料具有朦朧的立體效果，顏色自然、有層次。將紗線在黑板上排列整齊，使用MRS-4800M48U型Microtek掃描儀采集圖像。在掃描紗線時，注意分辨率的選擇。分辨率過小，紗線圖像不清晰；分辨率過大，會導(dǎo)致紗線攜帶的信息量過大，影響處理的速度。在本文實(shí)驗(yàn)中選用分辨率為600 dpi。在紗線掃描完成后，為了方便后續(xù)的處理，將紗線圖片截取為同一尺寸，本文中尺寸選擇為50像素×2 500像素。圖3示出掃描的部分紗線原圖。

圖3 部分紗線原圖Fig.3 Part of original yarn image

在實(shí)際的色織物織造過程中，經(jīng)紗是通過整經(jīng)工序?qū)⑺璧慕?jīng)紗按規(guī)定的長度和寬度卷繞在經(jīng)軸上，并要求色紗排列符合工藝規(guī)定。在本文算法中，對于經(jīng)紗，采用類似整經(jīng)的方法，對掃描得到的不同色紡紗圖片按照色紗循環(huán)排序，順次處理并存儲數(shù)據(jù)。對于緯紗，將采集的相連的紗線圖片排序，拼接成連續(xù)的緯紗。

對于掃描得到的系列色紡紗圖像，首先進(jìn)行灰度處理得到灰度圖像，然后使用Ostu閾值方法處理紗線灰度圖像得到二值圖像，為了達(dá)到最佳的去除噪點(diǎn)和邊緣毛刺的效果，選擇直徑為2個像素的平坦型圓盤結(jié)構(gòu)元素對二值圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)先開后閉濾波和平滑處理，得到紗線主體的二值圖像，預(yù)處理流程如圖4所示。

2.2 圖像信息獲取

2.2.1 紗線邊界

為獲取紗線在原始圖像上的主體圖像，并在模擬織物的過程中實(shí)現(xiàn)對整根紗線信息的調(diào)用，需要獲取紗線的上下邊界。在圖4(c)紗線主體的二值圖像上，根據(jù)白色區(qū)域像素點(diǎn)的值為1，黑色區(qū)域像素點(diǎn)的值為0，尋找0和1的交界處，即為紗線的邊界。根據(jù)得到的紗線邊界信息，可得到原始紗線圖像的主體圖像，如圖5所示。

圖4 紗線圖像預(yù)處理流程Fig.4 Pre-processing flow of yarn image. (a) Grayscale image of yarn; (b) Binary image of yarn; (c) Binary image of yarn main body

圖5 原始紗線圖像的主體圖像Fig.5 Main body image of original yarn image

2.2.2 紗線中心線

紗線的中心線包括紗線條干的中心線和紗線左端、右端的中心位置。紗線條干的中心線用于調(diào)節(jié)織物的經(jīng)、緯密度，紗線左端、右端的中心位置用于控制紗線在織物中的結(jié)合位置。

在獲取紗線條干的中心線時，在圖4(c)紗線主體的二值圖像上，對每行上的像素點(diǎn)求和Mai，找到Mai的最大值所在的行Aj(j=1,2,3,…),并求Aj的平均值Mv(如果Mv是小數(shù)，取其最近的整數(shù))，則Mv的值即為紗線條干中心線所在的位置。在獲取紗線左端、右端的中心位置時，分別計算第1列和最后1列所在行的平均值Pcs和Pce，則Pcs和Pce的值即為紗線左端和右端的中心位置。

2.3 紗線調(diào)整

2.3.1 徑向和軸向的調(diào)整

根據(jù)建立的紗線的橢圓模型和正弦曲線模型，對預(yù)處理后的紗線進(jìn)行調(diào)整。在紗線直徑方向上，根據(jù)p1對整根紗線采用最鄰近差值算法進(jìn)行放大。在紗線軸向方向上，對于不同的組織，在組織點(diǎn)彎曲的部分，根據(jù)p2對彎曲的紗線片段進(jìn)行縮小處理。經(jīng)過徑向和軸向的調(diào)整，得到紗線在二維平面上的形態(tài)。圖6示出對不同織物組織的部分紗線調(diào)整結(jié)果。

圖6 不同織物組織的部分紗線調(diào)整結(jié)果Fig.6 Adjustment of part of yarn in different fabric structures. (a) Yarn image before adjusting; (b) Yarn image adjusted for plain; (c) Yarn image adjusted for twill

從圖6可看出，調(diào)整過的紗線在直徑方向上寬度變大，軸向方向上紗線的長度有相應(yīng)的縮短，對于不同的組織，其縮短的位置和縮短的程度不同。

2.3.2 紗線的拼接

由于掃描得到的紗線是平行排列的，紗線的長度是一定的，為了使紗線的長度滿足幅寬的要求，需要將處理得到的紗線拼接起來。在進(jìn)行紗線拼接時，紗線出現(xiàn)條干不勻、粗細(xì)節(jié)等問題，會導(dǎo)致紗線拼接錯位，所以需要使用紗線的中心線和中心位置來確定相鄰的2根紗線在拼接時的偏移量。在拼接紗線時，2根紗線先以條干的中心線為基準(zhǔn)靠在一起，根據(jù)前1根紗線右端的中心位置和下1根紗線左端的中心位置與各自紗線條干中心線偏移量的大小，將下1根紗線移動相應(yīng)偏移量的值，使前1根紗線右端的中心線和下1根紗線左端的中心線在一條直線上，完成紗線的拼接。

根據(jù)上述原理，將處理好的紗線主體的二值圖像和主體圖像依次拼接起來，得到所需長度的連續(xù)紗線。圖7示出在拼接時是否加偏移量的2種拼接方法的比較。從拼接效果上來看，加偏移量可避免出現(xiàn)紗線拼接錯位的問題。

圖7 2種拼接方法的比較Fig.7 Comparation of two kinds of mosaic method.(a) Before adding offset; (b) After adding offset

2.4 色織物模擬

在模擬織物時，當(dāng)多個組織循環(huán)的布爾矩陣V(JN×WN)、緯組織點(diǎn)長度Lw、經(jīng)組織點(diǎn)長度Lj、新的圖像矩陣M、第1根經(jīng)紗位置Tj、第1根緯紗位置Tw確定之后，設(shè)原來的圖像矩陣為F，根據(jù)所獲取的各種紗線信息，采用紗線信息填充的方法模擬織物，具體算法如下。

1)提取經(jīng)、緯紗原始紗線主體圖像的R、G、B3個通道，分別執(zhí)行2)～4)相應(yīng)的操作。

2)經(jīng)紗的模擬：在織物的每個縱行上，每個組織點(diǎn)處的經(jīng)紗片段Lji為

Lji=Lj×(i-1)+1∶Lj×i

式中：i表示第i個經(jīng)紗片段，i=1,2,…,WN；“∶”表示冒號前后的坐標(biāo)之間的信息。

對于得到的經(jīng)紗片段Lji，根據(jù)獲取的紗線上、下邊界的行數(shù)Cl1、Cr1和列數(shù)Rl1、Rr1，利用上下式依次將每根經(jīng)紗主體圖像上相應(yīng)片段的信息填充到圖像矩陣M中。

M(Cl1{g}∶Cr1{g},Tj-Rl1{g}∶Tj+Rr1{g}+Lw×(i-1))=F(Cl1{g}∶Cr1{g},Rl1{g}∶Rr1{g})

式中，g表示第g根經(jīng)紗，g=1,2,…,JN。數(shù)量上與緯紗片段數(shù)h相等。

3)緯紗的調(diào)用：與經(jīng)紗不同的是，緯紗使用的是拼接后的連續(xù)緯紗。設(shè)每個組織點(diǎn)處緯紗的片段Lwi，紗線上、下邊界的行數(shù)為Cl2、Cr2和列數(shù)為Rl2、Rr2，同樣采用紗線信息填充的方法，根據(jù)下式完成緯紗的調(diào)用：

Lwi=JN×Lw×(i-1)+Lw×(h-1)+1∶JN×

Lw×(i-1)+Lw×h

M(Tw-Cl2∶Tw+Cr2+Lj×(i-1),Cl2∶Cr2-JN×

Lw×(i-1))=F(Cl2∶Cr2,Rl2∶Rr2)

其中：i表示第i個經(jīng)紗片段，i=1,2,…，WN；h表示第h個緯紗片段，h=1,2,…,JN。

4)判斷V(i,h)是否等于1；若是，執(zhí)行第2)步，重新調(diào)用經(jīng)組織點(diǎn)處的經(jīng)紗，完成在經(jīng)組織點(diǎn)處對緯紗的覆蓋；若否，則不予處理。

5)將構(gòu)建的圖像矩陣M的R、G、B3個通道合成，算法結(jié)束。

3 結(jié)果與討論

通過模擬不同種類的色織物，對提出的色織物模擬方法進(jìn)行效果檢驗(yàn)。選用了條紋類和格子類2類色織物[9]。根據(jù)每種色織物的特征排列色紗，顏色選擇紅、黃、藍(lán)3種，分別用a、b、c表示，參數(shù)設(shè)置為：Lw=12，Lj=15，JN=64，WN=80。通過調(diào)整經(jīng)紗的排列和控制緯紗的打緯順序，實(shí)現(xiàn)了不同種類色織物的模擬。

3.1 條紋型色織物的模擬

設(shè)定色經(jīng)、色緯循環(huán)分別為4a4b、1b。根據(jù)組織點(diǎn)數(shù)目、每幅圖片的大小和像素點(diǎn)數(shù)可知，經(jīng)紗需要采集80張圖片，其中紅紗40根，黃紗40根。緯紗需要采集黃紗圖片25張。變換織物組織模型完成織物的模擬，效果如圖8所示。

圖8 條紋類色織物模擬效果圖Fig.8 Simulation images of yarn-dyed fabric of stripe type.(a) Plain weave; (b) Twill weave

3.2 格子類色織物的模擬

設(shè)定色經(jīng)、色緯循環(huán)均為6a6b2c6a。根據(jù)組織點(diǎn)數(shù)目、每幅圖片的大小和像素點(diǎn)數(shù)可知，經(jīng)紗需要采集80張圖片，其中紅紗48根，藍(lán)紗8根，黃紗24根。對于緯紗，紅、藍(lán)、黃3種紗線分別需要16、3、7根。通過調(diào)用不同緯紗的循環(huán)來實(shí)現(xiàn)織物的模擬，效果如圖9所示。

圖9 格子類色織物模擬效果圖Fig.9 Simulation images of yarn-dyed fabric of lattice type.(a) Plain weave; (b) Basket weave

由上述模擬效果圖可知：相對于現(xiàn)有紡織CAD系統(tǒng)中的織物模擬方法，采用本文方法模擬的織物保留了真實(shí)紗線的顏色、紋理、毛羽等信息，能夠反映紗線在織物中的形態(tài)，真實(shí)地預(yù)測織物的布面效果。與采用圖像方法獲得紗線外觀進(jìn)行織物模擬的方法相比，本文算法實(shí)現(xiàn)了色織物模擬，能夠真實(shí)地反映織物中紗線的條干和顏色，并且織物的工藝參數(shù)可調(diào)，具有較好的適應(yīng)性。

4 結(jié) 語

在紗線圖像的基礎(chǔ)上，通過紗線圖像的預(yù)處理，獲取紗線的主體圖像，根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型對紗線進(jìn)行處理，并提取紗線的邊界和中心線數(shù)據(jù)，采用紗線信息填充的方式實(shí)現(xiàn)織物的模擬，可模擬織物真實(shí)的織造過程，適用于不同種類的色織物，并且可以變換組織和相關(guān)參數(shù)。本文提出的織物模擬方法，能夠保留紗線的原有信息，并在織物中體現(xiàn)出來，可用于新產(chǎn)品開發(fā)時的輔助，為更為真實(shí)的織物模擬奠定了基礎(chǔ)。

FZXB

[1] 眭建華, 周洋, 俞海峰, 等. 織物配色模紋的計算機(jī)設(shè)計[J].棉紡織技術(shù), 2005, 33(11): 661-664. SUI Jianhua, ZHOU Yang, YU Haifeng, et al. Computer design on fabric color effect [J]. Cotton Textile Technology, 2005, 33(11): 661-664.

[2] 施國生, 梁道雷. 紗線和織物外觀模擬圖形的統(tǒng)計特性研究[J]. 紡織學(xué)報, 2004, 25(2): 39-40. SHI Guosheng, LIANG Daolei. A research of statistical characteristics of yarns and fabric external appearance imitative figures [J]. Journal of Textile Research, 2004, 25(2): 39-40.

[3] 馬崇啟. 機(jī)織物計算機(jī)模擬方法[J].紡織學(xué)報, 2007, 28(2): 36-37. MA Chongqi. Computer simulation of woven fabric [J]. Journal of Textile Research, 2007, 28(2): 36-37.

[4] 楊允出, 李基拓, 陸國棟. 機(jī)織物組織圖的數(shù)學(xué)描述與3維幾何建模[J].中國圖像圖形學(xué)報, 2014, 19(10): 1524-1531. YANG Yunchu, LI Jituo, CHEN Guodong. Mathematical expression and 3-D geometrical modeling of weave diagram[J]. Journal of Image and Graphics, 2014, 19(10): 1524-1531.

[5] 黃天勇, 黃故. 機(jī)織物外觀分析及計算機(jī)三維模擬[J].紡織學(xué)報, 2001, 22(2): 40-42. HUANG Tianyong, HUANG Gu. Appearance analysis and computer 3-D simulation of woven fabric [J]. Journal of Textile Research, 2001, 22(2): 40-42.

[6] 張瑞云, 李汝勤. 花式紗線嵌于織物中效果的計算機(jī)模擬[J]. 紡織學(xué)報, 2000, 21(5): 34-36. ZHANG Ruiyun, LI Ruqin. Computer simulation of effect of fancy yarns embedded in fabric [J]. Journal of Textile Research, 2000, 21(5): 34-36.

[7] ?ZDEMIR H, BASER G. Computer simulation of plain woven fabric appearance from yarn photographs [J]. The Journal of the Textile Institute, 2009, 100(3):282-292.

[8] ?ZDEMIR H, BASER G. Computer simulation of woven fabric appearances based on digital video camera recordings of moving yarns [J]. Textile Research Journal, 2008, 78(2): 152-153.

[9] 王旭, 畢松梅. 基于Photoshop軟件的色織物視覺仿真建模技術(shù)[J]. 安徽工程大學(xué)學(xué)報, 2013, 28(1): 38-40. WANG Xu, BI Songmei. Visual simulation design technique on yarn dyed fabric by Photoshop software [J]. Journal of Anhui Polytechnic University, 2013, 28(1): 38-40.

[10] 劉讓同, 李亮, 任繼江, 等. 機(jī)織物中紗線截面形態(tài)與幾何形態(tài)模型研究[J]. 棉紡織技術(shù), 2012, 40(1): 23-24. LIU Rangtong, LI Liang, REN Jijiang, et al. Yarn cross-section shape and collective morphological model research on woven fabric [J]. Cotton Textile Technology, 2012, 40(1): 23-24.

[11] 崔世忠, 鄭天勇, 王東峰, 等. 用變截面紗線模型模擬平紋織物的研究[J].棉紡織技術(shù), 2007, 35(4): 212-213. CUI Shizhong, ZHENG Tianyong, WANG Dongfeng, et al. Research of simulating plain weave fabric by fancy cross section yarn model [J]. Cotton Textile Technology, 2007, 35(4): 212-213.

[12] 李忠健, 潘如如, 高衛(wèi)東. 應(yīng)用紗線序列圖像的電子織物構(gòu)建[J].紡織學(xué)報, 2016, 37(3): 37-42. LI Zhongjian, PAN Ruru, GAO Weidong. Electronic fabric construction using sequence yarn images [J]. Journal of Textile Research, 2016, 37(3): 37-42.

Simulation of realistic yarn-dyed fabric using colored spun yarn images

ZHANG Ning, LI Zhongjian, PAN Ruru, GAO Weidong, HAN Yaobin
(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In order to solve the problem of long product design cycle and proofing time-consuming in yarn-dyed fabric, a new method was proposed for simulation of realistic yarn-dyed fabric using colored spun yarn images. Firstly, colored yarn images were captured and processed by threshold segmentation and morphological processing to obtain the yarn body. After that, the upper and lower boundaries and the center line of the yarn body were found, and then the main part of the original yarn image was obtained; Secondly, in order to obtain the shape of yarn on the surface of two dimensional fabric, the ellipse model and the sine curve model was applied to process images of the yarn main body. Finally, the cover relation of warp and weft yarns according to loops of dyed yarn and transformational model of fabric texture was changed, realizing simulation of realistic striped and checked yarn-dyed fabric. Simulation results show that the proposed algorithm can simulate weaving process of different kinds of yarn-dyed fabric, and truly reflect the appearance of fabric. Parameters of loops of dyed yarn and fabric texture can be adjusted, improving the authenticity and adaptability of the present simulation algorithm.

colored spun yarn image； image processing； mathematical model； yarn-dyed fabric; simulation

2016-04-28

2016-12-08

教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(20120093130001)；國家博士后基金項(xiàng)目(2013M541602)；江蘇省博士后基金項(xiàng)目(1301075C)； 2014江蘇省研究生創(chuàng)新計劃(KYLX_1132)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(蘇政辦發(fā)[2014]37號)

張寧(1992—)，男，碩士生。研究方向?yàn)榛趫D像處理的機(jī)織物模擬。高衛(wèi)東，通信作者，E-mail: gaowd3@163.com。

10.13475/j.fzxb.20160408306

TS 101.9

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