基于纤维的数码纱仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于纤维的数码纱仿真方法，包括：基于真实纱线中的纤维，构件纤维纹理的数学模型以获得每根纤维的模拟效果图；根据真实纱线的纺纱工艺参数计算真实纱线上的区域色块参数，构建纱线色块排列模型以获得纱线色块模拟效果图；利用真实纱线中不同组份间渐变规律构建模拟纱线的颜色渐变模型以获得颜色渐变模拟效果图，同时结合光照模型仿真真实纱线的亮度信息；采集真实纱线的直径数据，模拟纱线仿真真实纱线的直径形态以获得直径形态模拟效果图；模拟纱线可视化调整优化以获得人眼分辩率下的模拟纱线效果图。能够快速的实现数码纱线外观的仿真，解决因数码纱配色复杂多变，数码纱外观难以直观预测的问题。

Digital yarn simulation method based on fiber

The invention discloses a digital simulation method based on fiber yarn, including: the reality of fibers in the yarn based on the mathematical model of fiber texture component to obtain simulation results of each fiber; calculation of regional color parameters of real yarn spinning parameters according to the real yarn, color yarn arrangement construction model to obtain the yarn color simulation of the effect of map; color gradient modeling using the change rule of different components of yarn between the real yarn in order to obtain the color gradient simulation effect diagram, combined with the brightness information model to simulate the real yarn diameter; data acquisition real yarn, yarn simulation to simulate the real yarn diameter shape to obtain diameter shape simulation effect diagram; the visual simulation of yarn adjustment and optimization to obtain the simulation effect diagram of yarn under the resolution of the human eye. It can quickly realize the simulation of digital yarn appearance, and solve the problem that the appearance of digital yarn is difficult to predict directly because of the complex and changeable color matching of digital yarn.

【技术实现步骤摘要】
基于纤维的数码纱仿真方法
本专利技术涉及纱线外观仿真模拟
，特别是涉及一种基于纤维的数码纱仿真方法。
技术介绍
随着计算机的快速发展，愈来愈多的行业内人员着手于纺织品的真实模拟。而在纺织品的仿真模拟过程中，纱线作为构成织物的基本单元，其模拟效果直接决定了最终织物的模拟效果。因此，为了促进数码纱在织物中的应用，数码纱的仿真就变得尤其重要。目前，许多学者对纱线仿真进行了研究。张瑞云等人(张瑞云,李汝勤.花式纱线嵌于织物中效果的计算机模拟[J].纺织学报,2000,21(5):34-36.)采用真实纱线提取法对纱线进行仿真。邓中明等人(邓中明,杨斌.花式纱线的计算机仿真[J].纺织学报,1994,15(6):268-270.)把纱线比作是由一个个矩形块按照相应的参数堆叠排列而成的。童步章等人(童步章,汪德潢,贺振营等.单纱的计算机模拟[J].大连轻工业学院学报,2001,20(4):287-290.)提出了用带有圆弧边的倾斜的矩形色块作为基本单元，并用其上随机产生的抛物线样条曲线。马云芳等人(马云芳,王小华.纱线的计算机模拟[J].四川纺织科技,2004(3):10-12.)提出了用擦去四个角的平行四边形来模拟单纱和股纱的方法。无论是矩形块还是平行四边形块，虽说可以快速的进行纱线的仿真模拟，但其外观特征也只能勉强与纱线的真实特征相匹配。真实纱线提取法虽然可以保留纱线中的大部分信息，但是对纱线图像的采集和处理，使仿真过程变得复杂且缓慢。相比于普通纱线，数码纱的结构以及配色排列等更加复杂，种类更加丰富。因此，要对数码纱进行仿真，单纯的使用已有的仿真方法难以实现。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题和不足，提供一种基于纤维的数码纱仿真方法，能够快速的实现数码纱外观的仿真，解决因数码纱配色复杂多变，数码纱外观难以直观预测的问题。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：本专利技术提供一种基于纤维的数码纱仿真方法，其特点在于，其包括以下步骤：S1、基于真实数码纱的纱线中的纤维，构件纤维纹理的数学模型以获得每根纤维的模拟效果图；S2、根据真实纱线的纺纱工艺参数计算真实纱线上的区域色块参数，构建纱线色块排列模型以获得纱线色块模拟效果图；S3、利用真实纱线中不同组份间渐变规律构建模拟纱线的颜色渐变模型以获得颜色渐变模拟效果图，同时结合光照模型仿真真实纱线的亮度信息；S4、采集真实纱线的直径数据，模拟纱线仿真真实纱线的直径形态以获得直径形态模拟效果图；S5、模拟纱线可视化调整优化以获得人眼分辩率下的模拟纱线效果图。本方案在已有纱线仿真的基础上，把单根纤维作为纱线模拟基元，将数码纱分成基于纤维单元的纹理模型构建、纱线色块的排列、颜色渐变模型结合光照模型、直径形态四个模块进行模拟。采用这种方法，可以尽可能的使数码纱的特征完整的再现，并且可以快速的实现。较佳地，在步骤S1中，构件纤维纹理的数学模型过程为：采用一个像素点作为构成每根纤维的元素，将每根纤维的纹理转换为矩阵形式的数学模型：式中，d表示每根纤维的高度，Ei,p(i)表示每根纤维的第i个像素点的RGB值；将每根纤维的RGB值转化为HSV值，对转化得到的HSV值中的V值在设定亮度范围内随机变化以获得新的HSV值，并将新的HSV值重新转换为RGB值以获得每根纤维的新的数学模型。较佳地，在步骤S2中，利用公式1计算出真实纱线的纱线直径，公式1为：式中，d为纱线直径(mm)，Nt为真实纱线的纱线细度(tex)，δy为真实纱线的纱线密度(g/cm3)，δy＝0.8～0.9；利用公式2计算出真实纱线的纱线捻距，公式2为：式中，h为纱线捻距(mm)，Tt为真实纱线的纱线捻度；利用公式3计算出真实纱线的纱线捻回角，公式3为：式中，β为纱线捻回角；获得一个周期的色块的长度和色块的宽度，将每根纤维按照捻回方向依次排列，构建基于纤维单元的纱线色块排列模型，其中，色块的长度为纱线捻距，色块的宽度为纱线直径。较佳地，在步骤S3中，利用不同组份间等差数列递增递减的渐变规律，构建模拟纱线的颜色渐变模型。较佳地，在步骤S3中，利用公式4计算真实纱线的表面任意一点的光照强度，公式4为：G2(x,y)＝C×sinx0≤x≤πC＝Il×Kd0≤Kd≤1式中，G2(x,y)为光照强度函数，Il为光源的入射光强度，Kd为真实纱线的表面漫反射率。较佳地，在步骤S4中，采集多幅连续无间断的真实纱线的直径图像，并对采集的纱线序列图像进行图像分割和形态学运算处理，获取真实纱线的直径数据；将真实纱线的直径数据赋予给模拟纱线，以仿真真实纱线的直径形态。较佳地，在步骤S5中，计算人眼的分辨率和模拟纱线的图像分辨率的倍数关系，应用双线性插值算法对模拟纱线的图像进行压缩处理以获得人眼分辨率下的模拟纱线效果图。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：1、以纤维像素点作为仿真的基本单元，依据纱线外观特征，建立相应的数学模型，可以控制模拟纱线上的每一个像素点，从而获得了比较逼真的数码纱外观效果。2、采集真实纱线的外观直径数据，并赋予仿真纱线，使得仿真纱线更加逼真。3、对计算机仿真出的纱线进行人眼分辩率的转化，使得仿真纱线效果与真实纱线在人眼视觉范围内的外观效果，具有一致性。4、该方法能较快地模拟出数码纱的外观，并且与实际数码纱的外观视觉十分接近，为数码纱的设计开发以及织物仿真奠定了基础。附图说明图1为本专利技术较佳实施例的基于纤维的数码纱仿真方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本实施例提供一种基于纤维的数码纱仿真方法，其包括以下步骤：步骤101、基于真实数码纱的纱线中的纤维，构件纤维纹理的数学模型以获得每根纤维的模拟效果图。构件纤维纹理的数学模型过程为：采用一个像素点作为构成每根纤维的元素，其中每个元素有包括3种颜色属性：R、G、B。将每根纤维的纹理转换为矩阵形式的数学模型：式中，d表示每根纤维的高度，Ei,p(i)表示每根纤维的第i个像素点的RGB值；由于单根纤维的每个像素点本身就存在着不同(在一定范围内波动)，本方案假设纤维上的像素点p(i)在一定范围内随机波动。将每根纤维的RGB值转化为HSV值，对转化得到的HSV值中的V值在设定亮度范围内随机变化以获得新的HSV值，并将新的HSV值重新转换为RGB值以获得每根纤维的新的数学模型，从而完成了由人工配色到计算机显示的过程，得到由不同的像素点组成且纹理效果比较明显的每根纤维模型的模拟效果图。步骤102、根据真实纱线的纺纱工艺参数计算真实纱线上的区域色块参数，构建纱线色块排列模型以获得纱线色块模拟效果图。纱线色块排列模型的计算过程为：在数码纱(混色纱)的纺纱工艺中，纱线细度、纱线捻度、组分比例为已知的条件。为得到模拟纱线的色块排列，需要计算出纱线的直径和捻回角角度。通过纱线的直径和捻回角角度确定单根纤维的长度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纤维的数码纱仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、基于真实数码纱的纱线中的纤维，构件纤维纹理的数学模型以获得每根纤维的模拟效果图；S2、根据真实纱线的纺纱工艺参数计算真实纱线上的区域色块参数，构建纱线色块排列模型以获得纱线色块模拟效果图；S3、利用真实纱线中不同组份间渐变规律构建模拟纱线的颜色渐变模型以获得颜色渐变模拟效果图，同时结合光照模型仿真真实纱线的亮度信息；S4、采集真实纱线的直径数据，模拟纱线仿真真实纱线的直径形态以获得直径形态模拟效果图；S5、模拟纱线可视化调整优化以获得人眼分辩率下的模拟纱线效果图。

【技术特征摘要】
1.一种基于纤维的数码纱仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、基于真实数码纱的纱线中的纤维，构件纤维纹理的数学模型以获得每根纤维的模拟效果图；S2、根据真实纱线的纺纱工艺参数计算真实纱线上的区域色块参数，构建纱线色块排列模型以获得纱线色块模拟效果图；S3、利用真实纱线中不同组份间渐变规律构建模拟纱线的颜色渐变模型以获得颜色渐变模拟效果图，同时结合光照模型仿真真实纱线的亮度信息；S4、采集真实纱线的直径数据，模拟纱线仿真真实纱线的直径形态以获得直径形态模拟效果图；S5、模拟纱线可视化调整优化以获得人眼分辩率下的模拟纱线效果图。2.如权利要求1所述的基于纤维的数码纱仿真方法，其特征在于，在步骤S1中，构件纤维纹理的数学模型过程为：采用一个像素点作为构成每根纤维的元素，将每根纤维的纹理转换为矩阵形式的数学模型：式中，d表示每根纤维的高度，Ei,p(i)表示每根纤维的第i个像素点的RGB值；将每根纤维的RGB值转化为HSV值，对转化得到的HSV值中的V值在设定亮度范围内随机变化以获得新的HSV值，并将新的HSV值重新转换为RGB值以获得每根纤维的新的数学模型。3.如权利要求1所述的基于纤维的数码纱仿真方法，其特征在于，在步骤S2中，利用公式1计算出真实纱线的纱线直径，公式1为：式中，d为纱线直径(mm)，Nt为真实纱线的纱线细度(tex)，δy为真实纱线的纱线密度(g...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟俊杰，周建，王峰，王鸿博，
申请(专利权)人：江阴芗菲服饰有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32