一种基于计算机辅助的配色模纹设计方法、装置、存储介质及设备

1.本发明属于配色模纹设计技术领域，尤其是涉及一种基于计算机辅助的配色模纹设计方法、装置、存储介质及设备。


背景技术：

2.配色模纹是利用织物组织与经纬纱线色彩排列配合，从而在布面获得的一种色彩与组织的复合效果，因能使简单的组织获得丰富的色彩和纹样，或使相同的组织得到不同的色彩和纹样，在素织物设计中是一个很好的能丰富面料色彩和肌理效果的一种设计方法，应用广泛，常见有各类条纹、格子、小花纹等，其中千鸟格纹样即是最经典的应用之一。
3.配色模纹其形成原理是经浮点显示经线颜色，纬浮点显示纬线颜色，通过经纬浮点颜色的组合形成最终配色模纹。在设计织物的配色模纹时，在确定织物组织和色纱的经纬循环后，即可确定织物配色模纹的基本形状和色彩。影响配色模纹的主要因素有有织物组织、组织经纬组织点位置、纱线色彩数量、纱线色彩排列等，其中任一要素变化均会使配色模纹随之变化，形成不同效果的图案和色彩。
4.因为配色模纹最终的效果，是多个因素的互相作用结果，是多对一的一种变量影响，是一项难度很大的设计。完全靠设计人员凭借经验进行人工设计，需要多次尝试，时间、人力成本高，且很难有出彩的创新。而计算机辅助设计在配色模纹设计中目前的普遍应用，计算机是能帮助快速的有得到和模拟复合效果，但关于组织和色彩排列组织等每一个变量设置还是人为设置，依然需要人工设计，计算机辅助仅仅提高了呈现效率，但并未真正实现通过计算机设计。


技术实现要素：

5.本发明第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种基于计算机辅助的配色模纹设计方法。
6.为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
7.一种基于计算机辅助的配色模纹设计方法，其特征在于：所述基于计算机辅助的配色模纹设计方法包括如下步骤：
8.s1、将大量现有配色模纹的面料实物进行数据采集分析；
9.s2、整理数据以转化为计算机可以识别或者可以快速调取的学习信息；
10.s3、计算机通过步骤s2中获取的大数据信息得出规律和算法；
11.s4、计算机通过步骤s3中得到的规律和算法进行反向推导，并基于设计人员最后想要实现的效果，计算出配色模纹的各种可能供设计人员参考应用
12.或者通过输入简单指令或者数据来限制最终的配色模纹效果及其参数，以便达到设计人员的预期设计设想。
13.在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：
14.作为本发明的优选技术方案：步骤s1包括：收集包括平纹、斜纹与小提花的织物数据，每个组织织物的数据包括：织物编号、经纱颜色、经纱排列顺序、经纱循环根数、纬纱颜色、纬纱排列顺序、纬纱循环根数、组织图、实物、织物颜色、组织-色纱矩阵图以及织物布面颜色显示图。
15.作为本发明的优选技术方案：步骤s2包括：s2.1、定义织物组织点并建立织物组织点矩阵；s2.2、定义经纱、纬纱颜色并建立色纱排列矩阵；s2.3、建立织物组织点与经纱、纬纱颜色之间的关联关系。
16.作为本发明的优选技术方案：步骤s2.1中：用元素1和0分别表示经、纬浮点，再结合织物组织循环中的经纬纱根数，以一个二维0-1矩阵来表示该织物的组织图。
17.作为本发明的优选技术方案：步骤s2.2中：经纱、纬纱颜色用字母进行表示，有几种颜色的纱线就用几个不同的字母来表示，经纱、纬纱颜色相同也可以用同一个字母表示，再结合织物组织循环中的经纬纱根数，以一个矩阵来表示该织物的色纱排列。
18.作为本发明的优选技术方案：步骤s2.3中：以配色模纹矩阵建立组织点与经纱、纬纱颜色之间的数学模型关联，具体地，以配色模纹织物的完整组织，也即是织物组织出现重复之前，由最少纱线所组成的经纱、纬纱的排列，来构建配色模纹矩阵，该配色模纹矩阵中每个元素均包含经纱、纬纱的表示字母，同时也含有组织点矩阵中的组织点的表示数字所形成的字符串。
19.作为本发明的优选技术方案：步骤s3中规律和算法通过如下方式获得：
20.为从配色模纹图像中解析出配色模纹矩阵，首先运用角点检测方法获取图像的所有角点；然后根据相邻角点的距离获得经纬浮点长度；最后结合浮点颜色恢复出配色模纹矩阵[a
ij
]n×m；；
[0021]
为缩小求解空间，减少计算复杂度，首先根据配色模纹矩阵计算最小组织循环数，设原织物组织矩阵为[x
ij
]n×m，第i根纬纱颜色为ri，第j根经纱颜色为cj，则根据目标配色模纹矩阵，对于所有经纱和纬纱需满足下式：
[0022]ri
x
ij
cj(1-x
ij
)＝a
ij
,i＝1,2,...,n；j＝1,2,...,m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0023]
同时，由于每一条经纱或纬纱至少有一个组织点且不能全是组织点，组织矩阵需满足该不等式约束，因此，联立上式(1)可得到如下方程：
[0024][0025]
其中：ri,cj,a
ij
∈{1,2,...,n},x
ij
∈{0,1}。
[0026]
本发明第二个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种基于计算机辅助的配色模纹设计装置。
[0027]
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
[0028]
一种基于计算机辅助的配色模纹设计装置，其特征在于：所述基于计算机辅助的配色模纹设计装置包括：
[0029]
数据采集模块，所述数据采集模块用于获取大量现有配色模纹面料实物的数据参数信息，
[0030]
数据整理模块，所述数据整理模块用于整理根据数据采集模块所采集的数据参数
信息以转化为计算机可以识别或者可以快速调取的学习信息；
[0031]
规律和算法推演模块，所述规律和算法推演模块用于根据数据采集整理模块所得到的大数据进行规律分析和算法推演；
[0032]
反向推导模块，所述反向推导模块用于根据规律和算法推演模块中所得到的规律分析和算法推演结果并基于设计人员最后想要实现的效果，对配色模纹的各种可能进行反向推导。
[0033]
本发明第三个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种存储介质。
[0034]
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
[0035]
一种存储介质，其特征在于：所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如前文所述的基于计算机辅助的配色模纹设计方法。
[0036]
本发明还有一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种设备。
[0037]
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
[0038]
一种设备，其特征在于，所述设备包括：
[0039]
存储器，所述存储器用于存储计算机程序；
[0040]
处理器，所述处理器用于执行计算机程序；
[0041]
以及计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如前文所述的基于计算机辅助的配色模纹设计方法。
[0042]
本发明提供一种基于计算机辅助的配色模纹设计方法、装置、存储介质及设备，通过计算机的算法与应用来实现一个从纹样图案转化演算出多种合理选择的组织结构、经纬纱排列及纱线配色，进而生成相应的配色模纹的设计方法；本发明改变了原本多对一的设计思维，变成了一对多的可限制的设计，大大提高配色模纹设计的成功率，提高设计效率，大大降低设计人工和时间成本，而且选择更多，发挥空间更大，更加能适应目前市场的小批量、多花色的要求，对织物设计带来极大的利好，特别面对后疫情时期，纺织行业在维持平稳发展的同时纷纷趁机加大设计研发，做好积淀，本发明将为设计开发人员带来福音。
附图说明
[0043]
图1为本发明所提供的基于计算机辅助的配色模纹设计方法的整个流程图。
[0044]
图2为配色模纹及对应的示意图。
[0045]
图3为以配色模纹反推织物组织的示意图。
[0046]
图4为织物数据表格的示例图。
[0047]
图5为斜纹组织与对应的组织点矩阵的示例图。
[0048]
图6为斜纹组织与对应的色纱排列矩阵的示例图
[0049]
图7为配色模纹矩阵的示例图。
具体实施方式
[0050]
参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
[0051]
本发明拟打破计算机辅助配色模纹的传统思路，将整个配色模纹设计方法双向推进，同时通过计算机的算法逆向推进。
[0052]
计算机先理解配色模纹的形成原理，理解每一个变化因素对最后复合效果的影
响。配色模纹可以分成四个区来表示，如图2所示，图中：a区为组织图，b区为色纬排列，c区为色经排列，d区为最终的配色模纹图。以一个经典千鸟格为例，a区组织图为2上2下加强右斜纹，图中黑色表示为经组织点，即经线在纬线之上，白色为纬组织点，即纬线在经线之上。b区为纬线的色彩排列，从上而下，依次为蓝色2根、黄色4根，蓝色4根，黄色4根，蓝色2根为一个循环。c区为经线的色彩排列，从左到右，依次为蓝色2根、黄色4根，蓝色4根，黄色4根，蓝色2根为一个循环。
[0053]
配色模纹通过经纬浮点颜色的组合形成色彩的关键是当经纬异色时，显哪个系统纱线的颜色，这个点即为哪个系统的组织点；当经纬同色时，经纬组织点均可，这也是人工在设计时的难度所在。
[0054]
如图3所示，a图，是一个已知结果的配色模纹；b图，是判断有明确和不明确组织点的可能性示意图，黑色表示经组织点，白色表示纬组织点，红色表示经纬纱线颜色同为红色，蓝色表示经纬纱线同为蓝色，红色和蓝色点，组织点不确定是经组织点还是纬组织点；c图，表示根据b图，可以有至少6种组织图可选。
[0055]
具体地，采用如下基于计算机辅助的配色模纹设计方法，如图1所示：
[0056]
s1、采集大量现有配色模纹的面料实物，进行分析；
[0057]
需要进一步对这些织物数据进行处理，这一步作为前期准备重要的一部分，先用excel对配色模纹织物的参数进行细化处理，便于后期计算机运算与验证，如图4所示。数据处理思路及步骤分为以下几步：
[0058]
第一步：新建一个excel表格，设置分别以平纹、斜纹与小提花命名的工作表；
[0059]
第二步：在表格第一列编入：织物编号、经纱颜色、经纱排列顺序、经纱循环根数、纬纱颜色、纬纱排列顺序、纬纱循环根数、组织图、实物、织物颜色、组织-色纱矩阵图以及织物布面颜色显示图；
[0060]
第三步：依次将以组织分类分析好的织物数据编入表格，包括织物编号、经纱颜色、经纱排列顺序、经纱循环根数、纬纱颜色、纬纱排列顺序、纬纱循环根数、组织图、实物以及织物颜色；
[0061]
s2、将上述所采集来的参数进行进一步整理处理，处理为计算机可以读懂的参数，或可以直接进行数据参数的快速调取。
[0062]
s2.1、定义组织点，建立组织点矩阵
[0063]
织物组织反映了经、纬浮点的分布规律，可用矩阵表示。如果将组织中每个组织点看作一个数值，并且用元素1、0分别表示经、纬浮点，再结合组织循环中的经纬纱根数，就可以用一个二维的0-1矩阵来表示该织物的组织图，我们称这个矩阵为组织点矩阵。
[0064]
将组织点矩阵展开类似于织物的平面，行、列分别纬纱、经纱。行数设置为组织循环中纬纱循环根数1，2，3，
……
，m；列数设置为组织循环中经纱循环根数1，2，3，
……
，n。可以将某组织表示为m行和n列纱线组成的一个组织，矩阵中的每个元素都代表一个组织点。以斜纹织物的组织图，如图5所示为例，该组织为2/2
↗
，读作二上二下右斜纹，组织循环数为4，经组织点用黑色表示，纬组织点为白色。
[0065]
s2.2、定义经纱、纬纱颜色并建立色纱排列矩阵
[0066]
经、纬纱颜色及其排列次序，可用表示颜色的字符串表示。纱线颜色用字母来表示，按照颜色从a开始定义，有几种颜色的纱线就用几个不同的字母来表示，经纬纱颜色相
同时也用同一个字母表示。例如，经纬纱均有两个颜色，分别定义为a、b，若纬纱颜色与经纱颜色一致，则分别定义为a、b，若纬纱中某一个纱线颜色与经纱a颜色相同，而另一个颜色不同，则纬纱颜色分别定义为a、c，再结合组织循环中的经纬纱根数，就可以用一个矩阵来表示该织物的色纱排列，我们称这个矩阵为色纱排列矩阵。
[0067]
将色纱排列矩阵展开类似于织物的平面，行、列分别纬纱、经纱。行数设置为组织循环中纬纱循环根数1，2，3，
……
，i；列数设置为组织循环中经纱循环根数1，2，3，
……
，j。可以将某组织的经纬纱线颜色排列表示为i行和j列色纱组成的一个颜色字符串，矩阵中的每个元素都代表一个组织点的经纱和纬纱颜色。
[0068]
以斜纹织物的色纱排列矩阵示例图，如图6所示为例，经纱为a、b两个颜色，纬纱为a、b两个颜色，纱线序数为经纱的序数从左往右，逐渐增加；纬纱序数从下到上逐渐增加。经纱颜色在矩阵中某字符串元素中在前，纬纱颜色在后，如ab表示a为经纱颜色，b为纬纱颜色，该组织的经纱纱排列顺序为aabb，可简写为2a2b；纬纱纱纱排列顺序为aabb，可简写为2a2b。
[0069]
s2.3、建立织物组织点与经纱、纬纱颜色之间的关联关系
[0070]
计算机关于配色模纹理论原理的学习，需要建立组织点与色纱颜色之间的数学模型联系，同样用矩阵模型来建立，需要配色模纹织物的完整组织，即组织出现重复之前，用最少纱线所组成的小单元色纱排列的状态，即各色纱的排列顺序和色纱的根数。最终的配色模纹矩阵可以根据色经、色纬字符串及组织点矩阵建立，它是由字符代码构成的文本型矩阵，反映了色纱浮点的分布规律。
[0071]
以斜纹织物的配色模纹矩阵示例图，如图7所示为例，经纱为a、b两个颜色，纬纱为a、b两个颜色，纱线序数为经纱的序数从左往右，逐渐增加；纬纱序数从下到上逐渐增加。在该矩阵中，以配色模纹矩阵中的一个元素0ab为例，0ab表示该组织点为纬组织点，纬纱在经纱上，显b色纬纱。图7是示例斜纹2/2的配色模纹效果图及实物图。
[0072]
s3、计算机通过步骤s2中获取的大数据得出规律和算法；
[0073]
3.1配色模纹图像解析
[0074]
为从配色模纹图像中解析出配色模纹矩阵，本文利用opencv工具箱，首先运用角点检测方法获取图像的所有角点；然后根据相邻角点的距离获得经纬浮点长度；最后结合浮点颜色恢复出配色模纹矩阵[a
ij
]n×m。
[0075]
3.2逆向设计数学模型
[0076]
由于整个配色模纹矩阵可能由多个组织循环的配色组织构成，为缩小求解空间，减少计算复杂度，本文首先根据配色模纹矩阵计算最小组织循环数，然后在该组织循环内计算配色参数，并据此推广至整个组织。
[0077]
设一个组织循环的织物组织矩阵为[x
ij
]n×m，第i根纬纱颜色为ri，第j根经纱颜色为cj，则根据目标配色模纹矩阵，对于所有经纱和纬纱需满足下式：
[0078]ri
x
ij
cj(1-x
ij
)＝a
ij
，i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，m
ꢀꢀꢀ
(1)
[0079]
其中，[a
ij
]是目标配色模纹呈现的颜色。同时，由于每一条经纱或纬纱至少有一个组织点且不能全是组织点，组织矩阵需满足该不等式约束，因此，联立上式(1)可得到如下方程：
[0080][0081]
其中：ri，cj，a
ij
∈{1，2，...，n}，x
ij
∈{0，1}。
[0082]
3.3模型求解
[0083]
公式(2)所描述的方程可能存在多个解，本文通过搜索公式(2)所定义的解空间，找出所有符合约束条件的解。
[0084]
根据分析得出，在不考虑组织工艺约束时，穷举色经排列和色纬排列共有n
n m
种可能性。本文首先求解符合条件的色纬排列{ri}，然后在该色纬约束下搜索合理的色经排列{cj}与组织矩阵[x
ij
]n×m，从而实际仅需要遍历nn种情况即可，其具体搜索求解过程如下。
[0085]
(1)搜索所有合理的色纬排列
[0086]
对于每一种色纬排列，公式(2)中定义的不等式约束：可转化为如下等价的等式条件：
[0087][0088]
若满足该条件则该色纬排列是合理的。为提高计算效率，在遍历色纬排列时，采用n进制表示色纬排列，并运用剪枝策略缩小搜索空间。即：若得出当前色纬排列(以y表示)不合理，即不满足公式(3)，且最高失配位为i，则令：
[0089]
y＝y-y mod ni niꢀꢀꢀ
(4)
[0090]
如此迭代更新直至获得合理的表示。
[0091]
(2)根据每一种合理的色纬排列，计算相应的色经排列以及组织矩阵。
[0092]
获得一种合理的色纬排列{ri}后，可进一步确定合理的色经排列{cj}。由公式(1)可知，若纬线颜色ri与组织点颜色a
ij
不同，则该组织点颜色即为经线颜色cj；且同一条经线上组织点的颜色必然相同，由此构造色经排列合理性条件：
[0093][0094]
因此遍历色经排列时，在满足公式(5)的前提下，可确定其色经排列如下：
[0095][0096]
最后，确定了色纬排列{ri}与色经排列{cj}，可根据公式(1)同时得到织物的组织矩阵：
[0097][0098]
s4、计算机通过步骤s3中得到的规律和算法进行反向推导，并基于设计人员最后想要实现的效果，计算出配色模纹的各种可能供设计人员参考应用；或可通过输入某些简单的指令或数据来限制最终的配色模纹效果及其参数，以便达到设计人员的预期设计设想，这些简单的指令可以是组织循环数、色纱颜色、色纱颜色数量、各种色纱循环根数比例等等。通过计算机系统的算法推导后，可以快速的做出分析并得出多个配色模纹参数；
[0099]
设计人员根据织造生产的实际条件，确定设计方案。
[0100]
本发明还提供一种基于计算机辅助的配色模纹设计装置，包括：
[0101]
数据采集模块，所述数据采集模块用于获取大量现有配色模纹面料实物的数据参
数信息，
[0102]
数据整理模块，所述数据整理模块用于整理根据数据采集模块所采集的数据参数信息以转化为计算机可以识别或者可以快速调取的学习信息；
[0103]
规律和算法推演模块，所述规律和算法推演模块用于根据数据采集整理模块所得到的大数据进行规律分析和算法推演；
[0104]
反向推导模块，所述反向推导模块用于根据规律和算法推演模块中所得到的规律分析和算法推演结果并基于设计人员最后想要实现的效果，对配色模纹的各种可能进行反向推导。
[0105]
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如前文所述的基于计算机辅助的配色模纹设计方法。
[0106]
本发明还提供一种设备，所述设备包括：
[0107]
存储器，所述存储器用于存储计算机程序；
[0108]
处理器，所述处理器用于执行计算机程序；
[0109]
以及计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如前文所述的基于计算机辅助的配色模纹设计方法。
[0110]
上述计算机可读存储介质可以是电子设备中的处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(mo)等、光学存储器，如cd、dvd、bd、hvd等、以及半导体存储器如rom、eprom、eeprom、非易失性存储器(nand flash)、固态硬盘(ssd)等。
[0111]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0112]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0113]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0114]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0115]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。