一种基于纱线浮长线光强分布的织物外观仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于纱线浮长线光强分布的织物外观仿真方法，通过建立纱线表面几何模型；选择简单光反射模型，分析织物中纱线浮长线的光强变化情况，确定光强变化系数；随后确定纱线浮长线中心点的光强；最后进行织物外观的仿真。本发明专利技术通过对纱线浮长线表面的光强分布情况进行分析，建立相应的数学模型，从而获得了较为准确纱线浮长线上每个点的光强分布系数；在保证织物外观真实感效果模拟的基础上，大大降低织物外观仿真算法的难度，提高织物外观仿真算法的效率；提高了织物外观仿真模拟的效果，织物在计算机中的仿真模拟效果更加接近真实的织物效果，从而尽可能地取代打小样工作，用仿真样代替实物样。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于织物外观仿真模拟
，具体涉及一种基于纱线浮长线光强分布 的织物外观仿真方法。
技术介绍
织物外观仿真是利用计算机图形技术将设计人员的设计意图以织物仿真模拟的 方法在显示器上快速、形象、直观地显示出来。织物计算机仿真技术的应用，对于提高纺织 产品的设计效率，降低产品设计成本，提高企业效益和快速反应能力等方面都具有重要的 意义。但由于构成织物的纱线具有柔韧性、线密度小以及有毛羽等特点，所以织物外观模拟 是一个比较困难的问题，同时也是纺织CAD系统要解决的重要问题之一。 基于真实感图像生成的织物外观仿真方法，由于能准确地描述织物中纱线的 空间结构，得到较逼真的三维立体模拟效果，因此较好地织物仿真效果。顾等人（顾尔 丹，马凌洲，许端清，等.提花织物外观的计算机模拟生成.系统仿真学报，2001， 13(3) :400-403)通过对织物浮长的光照处理提出了用光照因子模板来实现的方法，减少了 计算量，提高了模拟速度。张等人（张瑞云，黄新林，李汝勤.机织物的计算机三维模拟. 纺织学报，2005, 26(1) : 62-63,69)采用Bezier曲线去拟合纱线表面形态，并考虑纱线的飘 移与压缩等因素，借助于OpenGL开发工具，实现机织物三维模拟。商等人（商欣萍，徐世 瑞，陈怡星.机织物组织计算机仿真模拟的数学模型与实现方法.中国纺织大学学报， 2000,26(5) :43-47)将纱线抽象为圆柱体，再考虑纱线的轴向弯曲，并分别建立光强函数， 最后将两光强模型叠加得到最终的光强函数，从而实现织物的模拟。王等人（王志东，颜钢 锋，张森林.提花织物外观计算机模拟实现方法.纺织学报，2004, 25 (1):106-108)以光 照产生的明暗效应为基础，分析了纱线在织物中的分离、聚拢效应及浮长线对织物外观的 影响，结合人工智能判断算法模拟织物的外观。上述方法在一定程度上提高了织物模拟的真实感，推动了织物CAD技术的发展， 但在织物外观模拟效果和算法的效率及可行性等方面还有待于进一步提高。基于纱线浮长 线光强分布的织物外观仿真方法是在织物真实感图像的生成方法基础上，通过对织物表面 纱线浮长线的光强变化情况进行分析，提出了一个织物外观仿真的快速算法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，能够实 现织物外观的快速仿真，解决现有织物外观仿真方法效率低的问题。 本专利技术所采用的技术方案是，一种基于纱线浮长线光强分布的织物外观仿真方 法，具体按以下步骤进行： 步骤1:建立纱线表面几何模型； 步骤2:利用简单光反射模型，分析织物中纱线浮长线的光强变化情况，确定光强 变化系数； 步骤3:确定纱线浮长线中心点的光强； 步骤4 :进行织物外观的仿真。 本专利技术的特征还在于， 步骤1中，纱线表面几何模型的建立过程为： 步骤1. 1 :建立纱线的截面方程：对于椭圆形截面纱线，在Υ0Ζ平面建立经纱的截 面方程为： 式中：dn为经纱截面长直径，单位mm; djs为经纱截面短直径，单位mm; &为经纱轴心线屈曲形态方程； 步骤1.2 :建立纱线交织过程中轴心线屈曲形态方程：纱线轴心线屈曲形态方程 (fj)实际上是纱线的轴心走向形态，轴心走向形态为正弦或余弦曲线形态，即： fj=Ajsin(ωj) (2) 式中4为正弦曲线的振幅，其中djs为经纱截面短直径，dws为炜纱截面短直径，hw为织物组织循环内炜纱屈曲波高；ω^为频率， 中Τ,为正弦曲线的周期，1w为炜纱的几何密度，F,为经纱的连续浮点数；即： 步骤1.3:将式（3)代入式⑴就得到每根经纱的表面的几何模型，利用步骤 1. 1~1. 2的方法，得到每根炜纱表面几何模型。 步骤2中，光强变化系数的确定过程为： 步骤2. 1 :确定纱线浮长线轴心截面的光强分布： 浮长在织物表面的屈曲形态呈正弦曲线，设定光源及视点均在织物正上方无穷远 处，于是浮长线中心〇点的入射角为0°，根据Id=Ip ·kd ·cosα，所以0点为反射光强最 大的点，随着曲线上的点偏离〇点距离越大，入射角α越大，漫反射光强分量的衰减越大； 所以，对于曲线上任意一点Β，距离中心点的垂直距离ΒΑ=ΔΧ，入射角为α，于是tana =-y' （χ)，得：又因为：y(χ)=A*sin(ωX)，得： y1 (χ) =Αωcos(ωχ) (5) 短直径，hw为织物组织循环内炜纱屈曲波高；ω为频率，ω=jt/L^T为正弦曲线的周期， T= 2*Lj;L^为经浮长长度； 根据式（6)可以得到距离中心点为ΔX点的漫反射光强为： IBd=IP.kd.cosα=Iod.cosa (7) 式中心为B点的漫反射光强； ^为〇点的漫反射光强； 步骤2. 2 :确定纱线浮长线横截面的光强分布： 令纱线截面曲线上任意一点A的入射角为a，距离中心点的垂直距离为X，由式 ⑷得： 则对于纱线截面曲线上任意一点A的漫反射光强：IAd=Iρ·kd.cosa=Iod.cosa (9) 根据式（7)及（9)，即得纱线浮长线光强变化情况，确定相应的光强变化系数。 步骤3中，纱线浮长线中心点的光强的确定过程为：纱线浮长线上光强是以中心0 点，沿横截面和轴心线方向衰减，则： 式中：I。为中心点0点的光强；L为浮长线的长度，单位像素个数； W为浮长线的宽度，单位像素个数；Iy为浮长线上任意点的光强系数。 步骤4中，织物外观的仿真的具体步骤为： 步骤4. 1 :根据输入的经纱直径dj、炜纱直径dw、织物经炜密度1种1 w，确定织物 的几何结构相、经纱屈曲波高hj和经纱屈曲波高hw; 步骤4. 2 :在组织矩阵中进行搜索，如果当前组织点是经组织点组织矩阵中对应 元素值为1，则沿着经纱方向，在组织矩阵中向上搜索，找到所有的经组织点，经组织点个数 k，然后转入步骤4. 3 ;如果为炜组织点，跳到步骤4. 8 ; 步骤4. 3:根据经组织点个数k，炜纱密度lw、炜纱直径4计算经浮长长度：Lj=k*lw+(lw_dw) 步骤4. 4 :确定经浮长右下角的位置，如果当前组织点的行标为i，列标为j，则右 下角的位置X=i*lw，y= 步骤4. 5 :根据式（10)计算浮长线中心点0点的光强，将光强转换为RGB，并显示； 步骤4.6 :根据式（7)计算浮长线轴向中心点的光强，将光强转换为RGB，并显示； 步骤4. 7:根据步骤4. 6计算结果，再根据式（9)计算截面上各点的光强，将光强 转换为RGB，并显示； 步骤4.8:如果是炜组织点，则沿着炜纱方向向左搜索，找到所有的连续炜组织的 个数； 步骤4. 9:利用步骤4. 3~4. 7的方法显示出炜浮长线； 步骤4. 10 :如果组织循环内的组织点没有被搜索完，S卩：组织点所在行或列小于 等于经炜纱循环数，跳到步骤4. 2继续进行；否则结束。 本专利技术的有益效果是， (1)通过对纱线浮长线表面的光强分布情况进行分析，建立起相应的数学模型，从 而获得了较为准确纱线浮长线上每个点的光强分布系数。 (2)在保证织物外观真实感效果模拟的基础上，大大降低织物外观仿真算法的难 度，提高织物外观仿真算法的效率。 (3)提高了织物外观仿真模拟的效果，织物在计算机中的仿真模拟效果更加接近 真实的织物效果，从而尽可能地取代打小样工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纱线浮长线光强分布的织物外观仿真方法，其特征在于，具体按以下步骤进行：步骤1：建立纱线表面几何模型；步骤2：利用简单光反射模型，分析织物中纱线浮长线的光强变化情况，确定光强变化系数；步骤3：确定纱线浮长线中心点的光强；步骤4：进行织物外观的仿真。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝双武，赵辉，石美红，
申请(专利权)人：山东济宁如意毛纺织股份有限公司，西安工程大学，
类型：发明
国别省市：山东;37