(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210288298.5 (22)申请日 2022.03.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114386295 A (43)申请公布日 2022.04.22 (73)专利权人 武汉纺织大 学 地址 430073 湖北省武汉市洪山区纺织路1 号 (72)发明人 袁理　肖耀文　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 王琪 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 11/40(2006.01)G06T 11/00(2006.01) G06T 11/20(2006.01) G06T 7/90(2017.01) G06V 10/762(2022.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 3/40(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/30(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 113/12(2020.01) 审查员 徐灿 (54)发明名称 一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿 真方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于色纺纱分色换色的 织物计算机仿真方法， 首先对色纺纱样本进行图 像采集， 构建纱线样本图像数据库； 将采集的纱 线片段图像利用图像拼接技术获得完整的纱线 图像； 利用图像分割、 形态学开运算和闭运算等 图像处理技术进行处理， 得到原始纱线图像主体 部分;通过聚类方法分离颜色， 选中颜色待变区 域， 通过直接 换色法换色， 整 合各分色， 得到 换色 后的纱线图像； 然后利用Peirce线圈和B样条曲 线构建纱线线圈模型， 将真实色纺纱线纹理映射 至线圈的几何模型上;最后调整线圈的串套关 系， 完成织物外观的模拟。 本发明具有重要应用 前景和价值， 可以有效提高企业生产和研发效 率。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 114386295 B 2022.07.05 CN 114386295 B 1.一种基于色纺纱分 色换色的织物计算机 仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 获得初始色纺纱线样本， 并对样本进行工艺 误差去除处 理； 步骤2， 对 满足条件的纱线样本连续采集图像， 得到大小合 适的纱线样本图像； 步骤3， 并针对获得的每个图像按照图像的采集顺序依次拼接在一起， 得到一根长纱线 样本图像； 步骤4， 对长纱线样本图像进行图像处理操作， 得到去除毛羽和噪声点的纱线主体图 像； 步骤5， 判断纱线主体 图像条干均匀度是否符合要求， 如果不符合要求， 则循环执行步 骤2至步骤4， 如果符合条件， 则保留最后一次得到的纱线 主体图像； 步骤5中， 判断纱线条干均匀度是否符合要求的方法是， 比较本次纱线条干的均匀度与 前一次纱线的条干均匀度的大小， 本次结果小， 则将本次的结果保留并与下一次结果对比， 直到这次结果稳定迭代五次之后依然最小可以视为已经稳定， 获得条干均匀度较好的纱 线， 不需要执行步骤2至步骤4， 如果本次结果大， 则将本次的结果视为不符合要求， 保留前 一次的结果， 继续执行步骤2至步骤4， 并与这次的结果对比， 直到满足某一次结果可以稳定 执行五次， 获得 条干均匀度较好的纱线条干均匀度； 纱线条干均匀度计算方法如下： 在步骤4中得到的长纱线主体图像中心线和上下边界 信息， 计算上边界ul和下边界 dl与中心线cent的方差， 将结果视为纱线的条干均匀度cv， 计 算方法如式二到式四所示： 其中， n为纱线的长度， cv1、 cv2分别代表了纱线上边界和下边界到中心线的条干均匀 度， 同时可以看出纱线中心线是否偏离上边界或者下边界， cv为 纱线的整体条干均匀度； 步骤6， 对纱线主体图像ISODATA聚类运算， 获得纱线的颜色分色， 分离每个颜色的区 域， 同时针对目标区域的颜色进行替换， 得到所需要的颜色， 然后将各分色区域合并， 得到 颜色替换后的纱线； 步骤7， 根据需要选择合适的纱线线圈模型， 并建立数学模型， 将颜色替换后的纱线映 射到数学模型上， 得到纱线的线圈结构； 步骤8， 通过设置纱线线圈之间的串套方式生成织物布片， 得到色纺纱分色换色的织物 计算机仿真。 2.根据权利要求1所述一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿真方法， 其特征在于： 所述色纺纱线 是指用两种或两种以上的有色 纤维按照不同比例进 行混合纺成的纱线， 其中 步骤3中的图像拼接， 步骤4中的图像处理操作、 去除毛羽是在RGB颜色空间中进 行， 步骤6中 的ISODATA聚类运 算则是在Lab颜色空间中执 行。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114386295 B 23.根据权利要求1所述一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿真方法， 其特征在于： 步骤1中， 初始色纺纱线样 本是指针对需要从企业生产的特定参数纱线， 工艺误差去除是指 由专业的纱线工人对纱线的参数或者外观根据实验需要 进行剔除。 4.根据权利要求1所述一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿真方法， 其特征在于： 步骤2中， 连续采集纱线样 本是利用电机匀速牵引纱线通过定时拍照相机， 获得纱线的短片 段图像， 建立 纱线样本数据库。 5.根据权利要求1所述一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿真方法， 其特征在于： 步骤3中， 为了更好的贴近真实织物的外观， 对采集的短片段纱线图像进行拼接， 采集的图 像当中会有一部分重合， 根据重合部分的特征点对纱线图像进行拼接， 然后将所有的纱线 图像拼接成长纱线 主体图像。 6.根据权利要求1所述一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿真方法， 其特征在于： 步骤4中， 对纱线的图像处理， 是通过MATLAB软件对拼接得到的纱线图像进行灰度化处理， 然后利用Otsu图像阈值分割法处理， 得到二值图像， 利用形态学开闭运算处理图像中的毛 羽和噪声， 得到了一个只剩纱线条干的纱线二值图像， 条干部分像素值为1， 背景部分像素 值为0， 二值图像与原图像进行矩阵乘法运算， 原图像中与二值图像像素为1的相同位置处 像素保留下来， 与二值图像像素为0的位置处像素变为0成为黑色背景， 从而获得了剔除毛 羽和噪声的纱线 主体图像， 处 理方法如式一所示： T(： ， ： ， z)＝B.*S(： ， ： ， z)   式一 其中， T为处理后的纱线主体图像， S为未处理的纱线图像， B为二值图像， z为RGB三通 道。 7.根据权利要求1所述一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿真方法， 其特征在于： 步骤6中， ISODATA聚类的具体方法是， 先将RGB颜色空间转换到Lab颜色空间中， 指定一个迭 代次数， 然后， 将纱线主体图像按照主要颜色定义为5个区， 主色区、 配 色区、 背景区、 主色过 渡区和配色过渡区， 定义每 个区的像素个数最少为总像素的1/ 50。 8.根据权利要求1所述一种基于色纺纱分色换色的织物计算机仿真方法， 其特征在于： 步骤7中， 采用结合Pierce线圈结构模 型和B样条曲线， 通过获取到的纱线线圈控制点， 利用 NURBSB曲线替代Pierce线圈的左右圈柱模型， 模拟左右圈柱受到线圈力的作用， 其模型结 构如下： 利用半径为a和b的椭圆弧代 替线圈的针编弧Lcd和左右沉降弧Lab、 Lef， 用B样条曲线 模拟左右圈柱Lbc、 Lde， 线圈左右两边关于中轴左右对称， 下一横列的针编弧与上一横列的 沉降弧相切； 纱线 线圈数学模型如式五到式七所示； 其中(X0， Y0)为针编弧的圆心坐标， W分别为线圈的高度和宽度， h为左右圈柱的高， Xab、 Yab、 Xcd、 Ycd、 Xef、 Yef分别为线圈的左沉降弧Lab段、 针编弧Lcd段和右沉降弧Lef段的X坐标与Y权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114386295 B 3