[发明专利]一种过程式计算机辅助乱针绣制作方法

摘要

本发明公开了一种过程式计算机辅助乱针绣制作方法，包括：步骤1，采用图像分割和区域矢量场提取方法提取输入的彩色图像不同的对象区域、区域矢量场；步骤2，根据乱针绣的特点建立包括单根绣线、单个交叉针数字化针法模型；步骤3，对每个对象区域的内部和边缘生成单层针迹，对于区域内部生成绣线分布均匀且能表现区域纹理方向的区域针迹，对于区域边缘生成能表现对象结构的拟合针迹，对所有对象区域执行上述操作得到最终的针迹序列；步骤4，计算每个对象区域的覆盖率，判断当前覆盖率是否达到指定要求，如果没有，则更新参数，继续生成针迹，否则结束当前区域的针迹生成；步骤5，将针迹序列的坐标转换为电脑刺绣机的坐标。

主权项

1.一种过程式计算机辅助乱针绣制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，乱针绣的交叉针基元定义：参数化定义乱针绣单根绣线、两根绣线的交叉方式，得到交叉针基元；

步骤2，图像分割以及图像特征提取：以彩色图像作为输入，提取对象区域，并计算区域纵横比，同时提取矢量场；

步骤3，生成单层针迹：对每个对象区域生成针迹，对其分别生成内部和边缘针迹，在区域内部，首先计算交叉针数目和交叉针长度和角度，再通过对区域的多次迭代计算对应的维诺图从而确定交叉针的交点坐标，根据交叉针参数计算相应的交叉针落点坐标；在边缘部分，先对边缘采样，得到采样点，再计算边缘交叉针落点坐标；

步骤4，生成多层针迹：计算当前区域覆盖率O_cur，判断当前区域是否满足用户定义的覆盖率O_m，如果满足，则终止当前对象区域的针迹生成，得到乱针绣绣品针迹序列，执行步骤5；如果不满足，则先调整交叉针参数，再更新密度场，使用步骤3的方法再次生成针迹；

步骤5，将步骤4中得到的乱针绣绣品针迹序列转换为电脑刺绣机使用的以毫米为单位的坐标格式，将其输入电脑刺绣机，从而得到实际的乱针绣绣品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

参数化定义交叉针模型η＝{l₁,l₂,p_m,θ,w,c,k}，其中p_m为交叉针的交点坐标，w代表交叉针线条的宽度，c代表交叉针线条的颜色，κ代表交叉针线条的种类，θ表示交叉针的交叉角度，l₁＝(ps¹,pe¹)代表第一根线条，ps¹,pe¹分别表示第一根线条的起点坐标和终点坐标，l₂＝(ps²,pe²)代表第二根线条，ps²,pe²分别表示第二根线条的起点坐标和终点坐标，最终针迹是由多个交叉针基元组成的针迹集合H。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：

对输入的彩色图像，采用图像解析方法将图像分割成不同的对象区域集合R_m并计算每个对象区域的纵横比P_m和区域面积S_m，其中m＝1,…,M，M为对象区域集合的总数，采用边缘切向流方法提取区域矢量场φ，为每个像素赋值[0,π)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：

步骤3‑1：对象区域针迹生成参数初始化：区域当前层次Γ＝1；交叉针线条的长度L由用户确定，令L_Γ＝L，其中L_Γ代表当前层绣线长度，而交叉角度θ的计算方法公式如下：

θ＝tan^‑1P_m；

其中P_m为第m个区域的纵横比，令θ_Γ＝θ，其中θ_Г代表当前层交叉针交叉角度，设置变量ρ代表密度图，密度图的大小和输入彩色图像的大小相同，每个像素的初始值为40；设置变量Υ图作为覆盖率辅助，变量Υ图中每个像素初始值为0；

步骤3‑2：随机生成区域交叉针中心点坐标：通过如下公式计算当前区域基元数目K：

其中S_m为第m个区域的面积，在区域R_m中随机生成K个点，得到初始基元交叉点集合U＝{u₁,…,u_k,…,u_K}，其中u_k＝(u_kx,u_ky)代表第k个点的坐标，然后计算集合U对应的维诺图；

步骤3‑3：区域内部交叉针坐标计算：根据步骤3‑1中的参数，计算每个交叉针相应的落点坐标；对于区域内部第k个交叉针，计算得到其起点、终点坐标；

步骤3‑4：边缘采样：使用Douglas‑Peucker算法对区域边缘采样，得到采样点集合E＝{e₁,…,e_j,…,e_n}，其中e_j是第j个采样点，坐标为(e_jx,e_jy)，j取值范围为1～n；

步骤3‑5：计算边缘交叉针坐标，得到边缘交叉坐标信息；

步骤3‑6：计算交叉针集合中其他属性值：通过步骤3‑1～步骤3‑5得到区域内部和边缘的交叉针，相应的交叉针集合为η＝{η_i:i＝1～N}，其中N为交叉针的数目，每个组合η_i＝{l_i1,l_i2,θ_i,w_i,c_i,k_i}中还需确定颜色，宽度与类型，交叉针中绣线颜色则为交叉针交点pm_i处的颜色col，则有交叉针线条的颜色c_i＝col；对于绣线宽度w_i，如果当前区域的绣面覆盖率O_cur>0.6，w_i＝1，否则w_i＝2；对于交叉针的交叉类型κ_i，如果为y型交叉针，κ_i＝1，否则κ_i＝0；

步骤3‑7：最终得到当前区域R_m的单层针迹，对集合中所有对象区域执行步骤3‑1～步骤3‑6，得到整体对象的单层针迹。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3‑2中所述计算集合U对应的维诺图，具体包括如下步骤：

步骤3‑2‑1：计算集合U所对应的维诺图：向现有的维诺图生成方法添加形状约束和方向约束，生成满足乱针绣工艺的维诺图，得到K个单元格，集合表示形式为V＝{V₁,…,V_k,…,V_K}，V_k表示第k个单元格；

步骤3‑2‑2：更新交叉针中心点坐标：通过如下公式计算离散区域几何矩m_h,g：

其中，

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