数字印花方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种数字印花方法及装置，该数字印花方法包括：对待印花图像进行图像分割，得到二值图像；提取所述二值图像的单元区域，其中，所述单元区域的包围盒为包含单元图案的联通区域的最小矩形；从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的特征，建立相似性度量以选择最相似模板图像；通过仿射变换及非线性变换将最相似模板图像映射到单元区域的图像，生成配准图像；利用所述配准图像对所述待印花图像进行着色。本发明专利技术通过图像分析，实现待印花图像的着色，为彩色打印机提供空间定位了的彩色图案控制其打印，提高了彩色印染的灵活多样性，提高了印染的质量与效率。

Digital printing method and apparatus

The present invention provides a method and device for digital printing, including the digital printing method to treat printing images, get the two value image; extracting the two value image of the unit area, the bounding box of the cell region is the smallest rectangular area contains Unicom unit pattern; feature extraction respectively. And unit area of the template image from a given template library and the unit area, a similarity measure to select the most similar to the template image; by affine transformation and nonlinear transform is most similar to the template image is mapped to a single image element area, generating image registration; image registration using the on the printing image coloring. The present invention by image analysis, to achieve the color printing image, color pattern for color printer provides space positioning control of the print, improves the flexibility and diversity of color printing and dyeing, improves the quality and efficiency of dyeing.

【技术实现步骤摘要】
数字印花方法及装置
本专利技术是关于数字图像处理技术，特别是关于一种数字印花方法及装置。
技术介绍
数字图像处理在工业中应用越来越广泛。其中基于数字图像处理的数字印花正在改变传统的印花工序：作为印花的一个例子，传统的布料通常只能针对某种固定的图案(形状及颜色)进行彩色着色，改变图案的颜色分布十分困难，而现代的纺织机还不能实现灵活的彩色印染，即彩色图案会是固定的比较简单的，难以改变图案的颜色分布或者实现复杂的彩色图案。若采用人工着色方式(即人工描绘或人工通过控制彩色打印进进行打印)，工作量大，效率低，难以进行批量化生产。尤其当布料发生形变后，布料图像中的待着色区域与对应模板之间存在局部形变差异。这些差异的存在，增加了布料图像着色的难度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种数字印花方法，包括：对待印花图像进行图像分割，得到二值图像；提取所述二值图像的单元区域，其中，所述单元区域的包围盒为包含单元图案的联通区域的最小矩形；从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的特征，建立相似性度量以选择最相似模板图像；通过仿射变换及非线性变换将最相似模板图像映射到单元区域的图像，生成配准图像；利用所述配准图像对所述待印花图像进行着色。本专利技术提供了一种数字印花装置，包括：图像分割单元，用于对待印花图像进行图像分割，得到二值图像；区域提取单元，用于提取所述二值图像的单元区域，其中，所述单元区域的包围盒为包含单元图案的联通区域的最小矩形；模板匹配单元，用于从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的特征，建立相似性度量以选择最相似模板图像；配准单元，用于通过仿射变换及非线性变换将最相似模板图像映射到单元区域的图像，生成配准图像；着色单元，用于利用所述配准图像对所述待印花图像进行着色。本申请实施例中，本专利技术根据布料图像的特点进行自动化处理，可以设计任意颜色分布的花纹图案并利用彩色打印机实现任意花纹图案的打印，从而实现真正意义上的数字印染；能够快速、精确地对待印染图像进行着色，实现批量化处理，并应用于工业生产中。当然实施本申请的任一产品或者方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的实现框架示意图；图2为本专利技术实施例的数字印花方法流程图；图3为本专利技术实施例的典型的输入待印花(布料)灰度图像；图4为图3所示的输入待印花(布料)灰度图像的分割结果示意图；图5为本专利技术实施例的二值图像中连通前景区域的最小外接矩形、拟合椭圆的长轴与X坐标轴的方向角示意图；图6为本专利技术实施例的二值图像中利用连通前景区域的重心和包围盒划分网格示意图；图7为图像配准的一般框架示意图；图8为本专利技术实施例的仿射变换的方法流程图；图9为初始浮动图像、仿射变换后的固定图像和浮动图像、B样条变换后浮动图像和固定图像、B样条配准后的彩色模板图像的对比示意图；图10为本专利技术实施例的B样条配准控制点网格结构示意图；图11为本专利技术实施例的非线性变换的方法流程图；图12为本专利技术实施例的数字印花装置的一结构示意图；图13为本专利技术实施例的数字印花装置的另一结构示意图；图14为本专利技术实施例的模板匹配单元的结构示意图；图15为本专利技术实施例的判断单元的结构示意图；图16为本专利技术实施例的配准单元的结构示意图；图17为本专利技术实施例的仿射变换模块的结构示意图；图18为本专利技术实施例的非线性变换模块的结构示意图。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅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。为了解决现有技术的问题，提高着色质量，提高印染效率，提出本专利技术。本专利技术主要包含三个部分的内容：分割、配准、着色。分割的目的在于获取待印染图像中需要的着色图案形状(黑白图像)；利用形状特征从模板库中选择最相似的彩色图案；将图像中图案与最优匹配模板分别通过全局初配准和非线性变形配准精确建立图案与模板之间的空间映射关系，实现布料图像的着色(将黑白图像变成了彩色图案)。图1为本专利技术实施例的实现框架示意图。如图1所示，定义输入待印花图像为I(待印花图像可通过高分辨率摄像机对待印花材料(如布料)采集然后进行校准与标定得到)，输入模板集合为:{(Ci,Bi)|i＝1,2,…,NT}其中NT为模板的个数，Ci为彩色模板(彩色花纹图案)，Bi为对应的二值图像。本专利技术首先将输入待印花图像I进行分割，提取图像中前景对象(花纹的二值图像)作为感兴趣区域。对于每个感兴趣区域O，利用形状特征，选择最相似的模板(Ck,Bk)；然后以O为参考图像，以Bk作为浮动图像进行空间配准，得到最优的空间变换参数，并应用于Ck得到变换后彩色模板；将变换后模板的颜色映射回原图中，实现待印花图像的着色。图2为本专利技术实施例的数字印花方法流程图，如图2所示，该数字印花方法包括：S201：对待印花图像进行图像分割，得到二值图像；S202：提取所述二值图像的单元区域(上述的感兴趣区域)，其中，所述单元区域的包围盒为包含单元图案的联通区域的最小矩形；S203：从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的特征，建立相似性度量以选择最相似模板图像；S204：通过仿射变换及非线性变换将最相似模板图像映射到单元区域的图像，生成配准图像；S205：利用所述配准图像对所述待印花图像进行着色。由图1所示的流程可知，本专利技术先对对待印花图像进行图像分割，从分割后的图像中提取单元区域，然后进行模板匹配，利用匹配的模板进行图像配准，最后对配准图像进行着色处理。本专利技术根据布料图像的特点进行自动化处理，可以设计任意颜色分布的花纹图案并利用彩色打印机实现任意花纹图案的打印，从而实现真正意义上的数字印染。待印花的图像I为灰度图像。不失一般性，假设图像中前景(即花纹)在图像I中的灰度值较高，灰度值较低的黑色区域为背景，如图3所示。本实施例中，利用灰度分布特点，可以采用灰度阈值方法对待印花图像进行分割，得到二值图像。分割结果如图4所示，分割结果为一个二值图像，前景像素值为255，背景像素值为0。由于待印花图像中容易存在伪影(如线头)，为了避免伪影对后续处理产生影响，需要通过几何特征对所述二值图像进行伪影剔除，删除超出预设区域范围的伪影区域。例如，统计每个区域的面积，根据待印花图像中前景图案的面积大小先验知识，删除区域过大以及过小的伪影区域。分割并优化完毕后，通过连通区域分析技术提取二值分割图像中的每个区域，并计算每个区域的包围盒。每个区域的包围盒定义为平行于图像坐标轴并包含该前景连通区域的最小矩形，如图4中的矩形框所示。从分割图像中提取包围盒对应的区域作为感兴趣区域O，进行后续处理，每个感兴趣区中的255像素为目标像素或对象像素，所有对象像素构成的连通区域组成了对象，0像素为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字印花方法，其特征在于，包括：对待印花图像进行图像分割，得到二值图像；提取所述二值图像的单元区域，其中，所述单元区域的包围盒为包含单元图案的联通区域的最小矩形；从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的特征，建立相似性度量以选择最相似模板图像；通过仿射变换及非线性变换将最相似模板图像映射到单元区域的图像，生成配准图像；利用所述配准图像对所述待印花图像进行着色。

【技术特征摘要】
1.一种数字印花方法，其特征在于，包括：对待印花图像进行图像分割，得到二值图像；提取所述二值图像的单元区域，其中，所述单元区域的包围盒为包含单元图案的联通区域的最小矩形；从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的特征，建立相似性度量以选择最相似模板图像；通过仿射变换及非线性变换将最相似模板图像映射到单元区域的图像，生成配准图像；利用所述配准图像对所述待印花图像进行着色。2.根据权利要求1所述的数字印花方法，其特征在于，对待印花图像进行图像分割，得到二值图像，包括：采用灰度阈值方法对待印花图像进行分割，得到二值图像，其中，每个单元区域的255像素为对象像素，所有对象像素构成的连通区域组成了单元区域的对象，0像素为背景像素，所有0像素构成了单元区域的背景。3.根据权利要求1所述的数字印花方法，其特征在于，在提取所述二值图像的单元区域之前，还包括：根据几何特征对所述二值图像进行剔除伪影，删除超出预设区域范围的伪影区域。4.根据权利要求1所述的数字印花方法，其特征在于，从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的特征，建立相似性度量以选择最相似模板图像，包括：从给定的模板库及所述单元区域中分别提取模板图像的特征及单元区域的形状特征；利用欧式距离建立模板图像的特征与单元区域的形状特征的相似性度量，计算特征距离；选择特征距离最小的模板图像为最相似模板图像。5.根据权利要求4所述的数字印花方法，其特征在于，所述形状特征包括如下特征中的至少一种：矩形度、体态比、方向角及像素分布。6.根据权利要求4所述的数字印花方法，其特征在于，所述相似性度量的表达式为：n表示特征维数，fo为单元区域的形状特征，fk为模板图像的特征。7.根据权利要求4所述的数字印花方法，其特征在于，还包括：根据特征距离与预设伪影区域的阈值判断是否找到最相似模板图像。8.根据权利要求4所述的数字印花方法，其特征在于，通过仿射变换及非线性变换将最相似模板图像映射到单元区域的图像包括：通过仿射变换消除平移、旋转及防缩差异，得到仿射变换后的图像；将仿射变换后的图像作为输入，通过非线性变换进行变形配准，得到配准图像。9.根据权利要求8所述的数字印花方法，其特征在于，通过仿射变换T1消除平移、旋转及防缩差异，得到仿射变换后的图像，包括：S0：以所述单元区域作为参考图像，所述最相似模板图像作为浮动图像，输入所述参考图像、浮动图像及初始仿射变换参数θ(t＝0)；S2：利用当前仿射变换参数θ(t)对所述浮动图像进行插值，并计算变换后的浮动图像与参考图像之间的均方差测度；S4：计算所述均方差测度在当前仿射变换参数θ(t)位置的导数，并更新仿射变换参数重复执行S2及S3，直至所述仿射变换参数收敛或者达到第一预设迭代次数，得到最优仿射变换参数；S6：利用最优仿射变换参数对所述浮动图像进行空间变换，消除平移、旋转和缩放差异，得到仿射变换后的浮动图像；其中，为均方差测度M在θ(t)处的导数，|ΩR,F|表示重叠区域中像素对的个数，R为参考图像，F为浮动图像，T1是将图像F映射到图像R空间中的空间变换，x为参考图像及浮动图像中的点。10.根据权利要求9所述的数字印花方法，其特征在于，将仿射变换后的图像作为输入，通过非线性变换T2进行变形配准，得到配准图像，包括：S1：输入所述参考图像、仿射变换后的浮动图像、控制点网格及其对应的初始控制点μ(t＝0)；S3：利用当前控制点μ(t)对浮动图像进行三次B样条插值更新每个点的位置，并计算变换后浮动图像与参考图像之间的均方差测度；S5：计算均方差测度在当前控制点μ(t)处的导数，并基于梯度下降法更新控制点变换参数直至所述控制点变换参数收敛或者达到第二预设迭代次数，得到最优控制点变换参数；S7：利用最优控制点变换参数对仿射变换后的浮动图像进行局部形变校正，得到配准图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，胡庆茂，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44