羊毛衫圖片款式

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摘要:文章研究了利用計算機識別羊毛衫圖片款式的具體步驟,對圖片的錄入、圖片輪廓勾勒、輪廓數據提取的方法進行了詳細介紹,其中提出了采用“逐行掃描法”和“八點連通法”對羊毛衫款式輪廓進行分析。根據計算機所識別的輪廓數據模型,建立羊毛衫輪廓圖簡單或復雜的水平點陣和垂直點陣數據結構,同時根據羊毛衫款式拆分和工藝單計算的要求,給出了輪廓的環行數據表示方法和逐行數據表示方法,以上數據表示是對羊毛衫進一步處理的前提條件。

關鍵詞:羊毛衫;圖片款式;輪廓;識別

羊毛衫是一種市場需求量極大的毛針織服裝產品,手動橫機是生產它的主要機械,其特點是款式變化較多,產品為半成形產品,不須裁剪,故損耗較少。但其生產效率較為低下,成為制約發展的一大因素。利用計算機技術來提高生產效率是一項重要的研究。

利用計算機技術提高手動橫機的生產效率主要包括利用計算機輔助進行款式設計、工藝單計算、工藝單打印、實物模擬等幾個部分,準確制作工藝單無疑是最終目的。要準確高效的制作工藝單,就必須將一個完整款式正確的處理成各個衣片。目前款式設計分為2種方式,一是由人工操作,通過計算機所提供的工具來繪制任意款式,實現從無到有的過程,這一過程由于從繪制的時候計算機就可以對衣片數據進行記錄,供以后計算工藝單時使用,所以計算機在對它進行各種處理是比較方便的,但人工繪制較為費時;另外一種是通過一定的算法對由一般相機或數碼相機或其它設備所拍攝的現有羊毛衫款式圖片進行分析轉換,建立可處理的衣片數學模型,從而最終完成自動計算工藝單的方法。這種方法比較快捷,也是目前企業和公司迫切需要的功能。

從目前的國內外資料顯示,上述的后一種方法即對圖片款式進行分析這一課題的研究還鮮有報道,原因是計算機對衣片的自動分析的編程算法難度較大。找到一種可識別圖片款式,拆分衣片的算法,進而建立數學模型,是本課題研究的主要內容。

這一課題的主要任務是:將由普通相機、數碼相機等外設所拍攝的羊毛衫款式圖片錄入到系統中進行分析,提取出其款式輪廓圖,并進一步分析這個款式的各個部分,進行自動或半自動拆分,以供以后計算工藝單時使用。這一課題的目的主要是為了使毛衫企業或毛衫市場信息研究單位能夠將市場上流行熱銷的羊毛衫款式進行快速自動分析,從而由計算機自動制定出其生產工藝參數,為企業服務。

具體采用以下步驟進行毛衫款式的自動識別,其過程如圖1所示。

圖1毛衫款式自動識別系統

1解決方案

1.1圖片錄入

以前分析服裝款式最常用的方法是采用數字化儀,通過這種方法可以將毛衫服裝款式實物的各個部分經過數字化儀掃描出可處理的數字化輪廓,從而進一步進行處理。然而這種方法對于本課題不適用:一是所研究的對象是照片上的款式,而數字化儀一般針對實物;二是由于所拍攝的羊毛衫款式圖片都比較小,所以數字化儀不能夠準確直接錄入所拍攝的普通毛衫款式照片;三是加入數字化儀必然會增加此系統的成本,不符合企業的要求。

圖片錄入方法是將羊毛衫款式圖片通過計算機外部設備生成圖像電子照片,然后導入到款式識別系統中進行處理。這一過程應該注意以下問題:①所拍攝的羊毛衫應盡量保持平整,沒有重疊,這樣才能使計算機準確識別羊毛衫的具體圖形數據,本系統對重疊的衣片也考慮了識別方法,但是比平整款式的質量差;②所拍攝的羊毛衫輪廓需要清晰,背景需要用單一顏色背景,以便計算機準確識別。

系統對于所拍攝的不規則款式圖片也進行了考慮,可以通過人工方法將其拆分成各個衣片,但是對不規則款式圖片的處理,該方法尚有一定的局限性,還有待進一步研究。所以準確高質量的拍攝羊毛衫,是計算機分析該圖片的先決條件,直接關系到本系統的后序工作。正確拍攝的羊毛衫如圖2所示。

1.2對圖片進行輪廓勾勒并提取

這一部分是計算機款式識別系統的關鍵,其任務是將系統所導入的圖片進行處理,以提取出輪廓,并且將這一輪廓進行矢量轉換。具體步驟分為圖片預處理和款式輪廓勾勒提取2個步驟,每一步都是技術難點,需要計算機進行大量的智能計算和判斷,其結果直接關系到計算機能否正確識別款式。

1.2.1圖片預處理

這一部分任務是將錄入的羊毛衫照片處理成透明模式,去掉背景,只留下羊毛衫的輪廓,以便進一步處理。如果圖片的信息格式中有背景色參數,則過程較為簡單,直接將背景色去掉即可,即尋找圖片中信息參數中的背景色數值,然后運用計算機圖片去色方法將圖片中的該數值顏色處理掉[1]。而對于一般直接掃描的普通相機照片,判斷背景色還需要計算機進一步處理,即需要一定的算法。這里結合羊毛衫照片的一般比較規則的特征,采用“逐點判斷法”進行去掉背景色的處理,即計算機逐個判斷圖片4個方向邊界線的每一個點,然后分析每一個點的顏色值,一般情況下,如果一半以上的像素點顏色一致,就認為這些一致點的顏色就是背景色;但是也不排除特殊情況,即由于照片的特征,這些點的顏色其實是款式本身的點,那么這時候就需要進行人工處理。即通過軟件系統提供的“選擇背景色”工具,在人工操作下選取背景色從而完成圖片的預處理這一過程。這一步雖然是人工操作,但是準確率相當高。

以上2種方法還需要進一步完善:如果計算機自動判斷的或人工選擇的背景色和羊毛衫款式中的某一區域的顏色一樣,那么在去除背景色的同時會去掉羊毛衫款式中該部分的顏色,將給以后的輪廓提取造成困難。這一點通常使用在8個方向做輔助線的方法并結合計算機技術中“8點連通法”[1]聯合解決,它的原理是依次判斷圖片上與所確定的透明色顏色值一致的每個點,然后再制作8個方向的輔助線(計算機內部做,不顯示出來),如果這個點的8條輔助線的每一條線上的所有點均有2種以上顏色值,則認為該點肯定是款式內部的點,不予去除;否則可認為是應該去除的點。但是如果款式邊界有這樣的情況,還需進一步運用8點連通法,即判斷這個點四周8個方向的點的顏色值,根據不同的排列組合來完成點的取舍。這一步驟非常復雜,涉及到許多計算機圖形學的理論,這里就不再贅述。

1.2.2圖片輪廓提取

去掉背景色的毛衫款式圖片的周邊點基本上已經顯示出來,通過一定的算法,可以基本提取出款式的輪廓。該識別系統中提取輪廓的計算機編程算法采取“水平垂直逐行掃描法”,即一行一行的從左到右或從上到下定位輪廓點,然后將每一行的有關點的數據存儲起來,從而形成輪廓的數據描述,其中水平掃描可以定位款式橫向的輪廓點,垂直掃描可以定位款式縱向的輪廓點。掃描完以后再經過分析合并垂直和水平所確定的點,達到各個點的惟一性。利用此算法將圖2中左邊款式進行預處理并且提取款式,得到輪廓圖,如圖3(a)所示。在這個提取過程中,又分2種情況。

①對于類似大身下半部分等款式區域,由于周圍再沒有款式的其它部分,所以這些區域屬于規則區域,提取輪廓點較為方便。只需用掃描法將左邊和右邊的點定位即可,如圖3(b)所示。圖中PH1和PH2分別代表在橫向掃描該區域所得到的左右輪廓點,依次類推形成該區域的連續左右輪廓;而PV2點則是縱向掃描的下輪廓點,PV1點是上輪廓點,由于這部分僅為款式的一部分,所以PV1點并不在這部分區域中,故其端掃描線用虛線表示。

②對于類似于大身上半部分的款式區域,由于大身周圍有袖片的存在,所以在橫縱方向掃描時,有2個以上的輪廓點出現,所以判斷起來就比較復雜。如圖3中的(c)圖。由于事先已經判斷出背景色,所以在判斷時可以根據背景色來分析每一個掃描線的輪廓點。圖3中的(c)圖中由于在袖片和大身之間有背景色,所以在這條掃描線上如果出現背景色,則對于掃描線左端,其背景色向其它色過渡的第一種顏色所在點即為最左輪廓點,如圖中的PH1點;而掃描線中間所出現透明色區段的左右點即為內部輪廓點,如圖中的PH2和PH3點;依次類推得另外2個內部輪廓點PH4和PH5點及款式的右輪廓點PH6點。同樣道理,縱向也依此法進行掃描提取(未在圖中標出),這樣就可以完成這些區域的款式輪廓的提取了。

通過實踐編寫程序和調試,證明以上方法處理絕大多數款式是非常有效的。但是對于極個別款式中內部有背景色而在預處理過程中按照規定又不能去掉該區域的款式(如網眼組織),輪廓點的提取會有誤差。正是考慮到這種情況,系統中加入了手工修正功能,一旦輪廓點無法正確自動識別,可以通過該工具手工進行修正。

1.3對輪廓進行數學描述

通過步驟1.2,可以提取如下點的集合來描述整個款式的輪廓點:

簡單部分的水平點陣為:

P1H1P1H2

P2H1P2H2

PxH1PxH2

……

PnH1PnH2

其中PxH1和PxH2分別表示第x次掃描衣片時掃描線與輪廓線相交的左邊點和右邊點,n表示掃描的行數,由計算機自動判斷;

復雜部分的水平點陣為:

P1H1P1H2P1H3P1H4P1H5P1H6

P2H1P2H2P2H3P2H4P2H5P2H6

PxH1PxH2PxH3PxH4PxH5PxH6

PnH1PnH2PnH3PnH4PnH5PnH6

其中PxH1表示第x次掃描衣片時掃描線與輪廓線左邊相交點,PxH2和PxH3表示掃描線與輪廓線中間有透明色的第1區域的左右交點,PxH4和PxH5表示掃描線與輪廓線中間有透明色的第2區域的左右交點,PxH6表示掃描線與輪廓線右邊的交點。

由此可得出任意部分的水平點陣:

P1H1P1H2zP1H2yP1HYzP1HYy…P1Hm

PxH1PxH2zPxH2yPxHYzPxHYy…PxHm

…………………

PnH1PnH2zPnH2yPnHYzPnHYy…PnHm

其中PxH1表示第x次掃描衣片時掃描線與輪廓線左邊相交點,PxHYz和PxHYy表示掃描線與輪廓線中間有透明色的第y區域的左右交點,PxHm表示掃描線與輪廓線右邊的交點。

垂直方向的掃描結果與上述類似,這里不再贅述。

1.4建立款式數據庫

通過計算機對任意款式水平和垂直點陣的對比處理,可以對其進行并集運算,將2個點陣的所有點提取出來,則為最終的款式輪廓點陣,為了便于計算機在以后的拆分衣片中使用這些點的集合,所以采用2種方式來存儲這些點。

1.4.1環形表示

將輪廓點陣進行連續記錄,這種表示的點陣提取的思路是首先提取點陣的所有縱坐標,即上述點陣的n根掃描線所在位置的縱坐標,然后再將所有掃描線與輪廓線的最左和最右交點提取,這樣對于簡單部分點肯定連續,而對于復雜部分還要進一步通過選定區域逐行進行點的判斷,從而正確提取輪廓點。這一步主要是通過判斷已知輪廓點周圍的8個點的顏色值來完成的。最終得出可以沿款式輪廓環形連續描述款式的點的集合:

{P1,P2,P3,…,Px,Px+1,…,Pn}

其中這個點陣的所有點是按照輪廓周界的方向順序表示的,即順序在輸出設備上輸出這些點,

則會沿輪廓周界的路徑(環形方向)順序顯示出整個款式圖。

1.4.2逐行表示

這種表示方法比較簡單,只需要按照掃描線將每個掃描線所提取的點排列即可,當然也需綜合判斷上述的垂直點陣和水平點陣。以這種方式顯示的輪廓在顯示時是逐行顯示的:

第1行P11,P12,…,P1x,…,P1m1

…

第y行Py1,Py2,…,Pyx,…,Pymy

…

第n行Pn1,Pn2,…,Pnx,…,Pnmn

其中每行下標m1,…,my,…,mn表示的是每一行的總點數,對于每一行其值可能是不同的。

2結論

通過上述的分析處理,可以將一個任意圖片的羊毛衫的款式輪廓識別出來,并且按照“環形”和“逐行”方式表示出來,使外來款式圖形可以用數學點陣的方式定量描述出來,為后序的拆分衣片和其它對款式的處理奠定了基礎。

參考文獻:

[1]唐榮錫.CADPCAM技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,1990.2.149-151.

[2]孫家廣.計算機輔助設計技術基礎[M].北京:清華大學出版社,1992.9.82-85.