[发明专利]一种实物纱线编织样式的数字建模装置和方法

权利要求书

1.一种实物纱线编织样式的数字建模装置，包括箱体（1），其特征在于，所述箱体（1）内设有纱线成像室（7），纱线成像室（7）内穿有纱线，纱线一端与纱线驱动器（4）相连，另一端与卷线装置（8）相连；所述纱线成像室（7）设有一组连有光源控制器（6）的背光光源（5）；所述纱线成像室（7）上侧面和后侧面均设有CCD成像系统（2），两个CCD成像系统相互垂直，用于采集所述纱线两侧面图像；所述纱线驱动器（4）和光源控制器（6）分别与计算机（10）相连；所述计算机（10）利用数学建模的方式构建出实物纱线对指定编织结构编织样式三维图像。

2.根据权利要求1所述的实物纱线编织样式的数字建模装置，其特征在于，所述计算机（10）用于构建纱线编织结构类型数据库，并以二元素组成的基本矩阵进行存储，建模时通过对选择的基本矩阵进行行、列拓展，得到建模所需规模的编织矩阵；计算机通过横截面为椭圆的序列图像拟合成建模纱线形状，并以相互垂直的两个CCD成像系统获取纱线平面图像的两对边缘之间的距离，作为纱线横截面椭圆的长轴和短轴，由实物纱线与采集到的图像尺寸的对应关系，将拟合而成的纱线分割成一个个椭圆柱形编织交织点；所述计算机从纱线图像提取建模纱线的颜色，构建一张颜色索引表，其表的索引值为纱线的编号，其对应的三个域分别表示该纱线颜色的R、G、B值；计算机将交织点的羽绒信息，加入到编织样式的图像，最终构建出实物纱线对指定编织结构编织样式三维图像。

3.根据权利要求1所述的实物纱线编织样式的数字建模装置，其特征在于，所述箱体（1）和纱线成像室（7）均为封闭结构。

4.根据权利要求1所述的实物纱线编织样式的数字建模装置，其特征在于，所述纱线驱动器（4）用于控制实物纱线以一定的速度通过纱线成像室（7），以使CCD成像系统（2）能分段连续采集其图像。

5.根据权利要求1所述的实物纱线编织样式的数字建模装置，其特征在于，所述CCD成像系统（2）配有分辨率为10um的标准标定模板。

6.根据权利要求1所述的实物纱线编织样式的数字建模装置，其特征在于，所述背光光源（5）为白光LED。

7.一种实物纱线编织样式的数字建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）设定织物编织样式的长、宽及经纱间、纬纱线间的编织距离，并对所有建模纱线进行编号；

（2）采用建模装置自带标定模板，对两个CCD成像系统进行标定，计算图像像素所对应检测对象的物理尺寸，设定纱线运动速度和CCD的拍摄速度；

（3）将用于建模的所有纱线分别安装在权利要求1所述的装置上进行检测，当纱线按一定的速度通过成像位置时，两个CCD成像系统从两个垂直方向连续地采集纱线两侧面图像，并储存于计算机中；

（4）对所获取的同一编号纱线的连续两侧面图像，分别进行拼接处理，再进行滤波处理，消除成像过程中引入的光反射噪声；

（5）对同一编号纱线，取颜色的均值作为该纱线建模的颜色；对参与建模的所有纱线，以其编号为索引值，颜色R、G、B为表项内容，建立一张纱线颜色索引表；

（6）采用亚像素定位方法，分别检测出同一编号纱线两侧面图像的两对边缘，并以像素为步距，沿纱线长度方向，计算相同位置两对边缘的间距，作为纱线拟合成椭圆形纱线在各位置横截面的长轴和短轴，同时计算纱线羽毛数目；

（7）对所有纱线进行椭圆柱形三维拟合，并根据织物编织样式的参数设定和纱线图像与纱线物理尺寸的对应关系，将拟合的椭圆形纱线分割成一个个连续编织交织点；

（8）选择织物编织基本结构矩阵，并根据需建模型的大小，对该矩阵进行行、列拓展得到编织矩阵，以编织矩阵和纱线的经、纬排列顺序及间距为约束，确定各纱线交织点与编织矩阵元素之间的对应关系，并将所有的交织点三维图像依据编织结构矩阵进行排列；

（9）对不同编号的建模纱线，从颜色索引表提取其颜色，用于模型中对应的经、纬交织点进行加色处理和光照处理；同时，将交织点的羽绒信息，加入到编织样式的图像，最终构建出实物纱线对指定编织结构编织样式三维图像。