[发明专利]一种实物纱线编织样式的数字建模装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字化智能纺织技术领域，特别是涉及一种实物纱线编织样式的数字建模装置和方法。

背景技术

纱线编织样式直接关系着织物和服装的外观视感和性能，在纺织生产中起着举足轻重的作用。纱线的特征如细度、颜色、毛羽度和条干均匀度及在编织过程中的不同排列、组合直接影响织物的外观效果。采用实物纱线建模的方法能真实地反映纱线的编织效果。根据指定织物交织结构，纱线排列顺序及经、纬纱线间距等信息，直接采用实物纱线获取的图像信息进行建模，能真实模拟出织物的外观编织样式，对全面评价纱线质量、指导制造工艺、预测织物外观效果等有着极其重要的意义，同时它能帮助设计人员设计、修改织物图案、减少织物产品的试织次数，缩短生产周期，降低生产成本。

编织样式建模从纺织行业规模化生产之日起便成为一个织物设计的核心问题；围绕着纱线外观质量检测和织物编织样式建模，国内、外纺织同行提出许多的方法，如为织物建立网状结构模型，对表面细节进行柔性几何建模及在此基础上生成织物外观的模拟图像等。另外基于视觉的织物外观模拟方法也提出，该方法从工业标准的纹织图案文件中获取织物组织信息，并建立了详细的光线与织物的相交模型，模拟出复杂织物图案，生成织物的近观与远观模拟图像。织物建模仿真的另一种方法是建立织物的三维模型，如使用各种柱体来表示纱线，建立基本的光照明模型，利用光照因子模板对绘制进行加速，结合织物组织信息构成织物外观的三维仿真结果。以上方法的缺陷均是采用纱线的通用图像或标准图像进行处理和建模，无法对于指定的实物纱线，提取其外表特征，如实际纱线颜色及在不同位置的粗细形变及绒毛等特征，及指定编织结构和纱线的排列顺序，快速地建立的编织样式模型。

随着计算机技术和图像分析技术的发展，直接利用机器视觉和和数字图像处理技术，可直接获取实物纱线的外观图像信息。本发明提出基于机器视觉和计算机图像处理技术，设计了双机器视觉图像信息获取装置，实现对同一纱线从两个不同角度获取纱线外观平面图像，提取纱线表面特征参数进行融合，获取代表纱线数字化建模的特征参数，包括纱线横截面椭圆度及不匀率、颜色等外观信息，构建纱线织物交织点三维模型，实现实物纱线编织样式建模。本发明所提出的方法，能较准确地反映纱线对指定编织结构进行编织的实际视觉效果，为对纱线性能评价和质量分析提供科学依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实物纱线编织样式的数字建模装置和方法，能较准确地反映纱线对指定编织结构进行编织的实际视觉效果，为对纱线性能评价和质量分析提供科学依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种实物纱线编织样式的数字建模装置，包括箱体，所述箱体内设有纱线成像室，纱线成像室内穿有纱线，纱线一端与纱线驱动器相连，另一端与卷线装置相连；所述纱线成像室设有一组连有光源控制器的背光光源；所述纱线成像室上侧面和后侧面均设有CCD成像系统，两个CCD成像系统相互垂直，用于采集所述纱线两侧面图像；所述纱线驱动器和光源控制器分别与计算机相连；所述计算机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。

所述计算机用于预先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。

所述箱体和纱线成像室均为封闭结构。

所述纱线驱动器用于控制实物纱线以一定的速度通过纱线成像室，以使CCD成像系统能分段连续采集其图像。

所述CCD成像系统配有分辨率为10um的标准标定模板。

所述背光光源为白光LED。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于数字建模的实物纱线编织样式的方法，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；