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摘要:文章研究了利用計算機(jī)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(shù)據(jù)提取的方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹,其中提出了采用“逐行掃描法”和“八點(diǎn)連通法”對羊毛衫款式輪廓進(jìn)行分析。根據(jù)計算機(jī)所識別的輪廓數(shù)據(jù)模型,建立羊毛衫輪廓圖簡單或復(fù)雜的水平點(diǎn)陣和垂直點(diǎn)陣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),同時根據(jù)羊毛衫款式拆分和工藝單計算的要求,給出了輪廓的環(huán)行數(shù)據(jù)表示方法和逐行數(shù)據(jù)表示方法,以上數(shù)據(jù)表示是對羊毛衫進(jìn)一步處理的前提條件。

關(guān)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(chǎn)品,手動橫機(jī)是生產(chǎn)它的主要機(jī)械,其特點(diǎn)是款式變化較多,產(chǎn)品為半成形產(chǎn)品,不須裁剪,故損耗較少。但其生產(chǎn)效率較為低下,成為制約發(fā)展的一大因素。利用計算機(jī)技術(shù)來提高生產(chǎn)效率是一項重要的研究。

利用計算機(jī)技術(shù)提高手動橫機(jī)的生產(chǎn)效率主要包括利用計算機(jī)輔助進(jìn)行款式設(shè)計、工藝單計算、工藝單打印、實物模擬等幾個部分,準(zhǔn)確制作工藝單無疑是最終目的。要準(zhǔn)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(shè)計分為2種方式,一是由人工操作,通過計算機(jī)所提供的工具來繪制任意款式,實現(xiàn)從無到有的過程,這一過程由于從繪制的時候計算機(jī)就可以對衣片數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,供以后計算工藝單時使用,所以計算機(jī)在對它進(jìn)行各種處理是比較方便的,但人工繪制較為費(fèi)時;另外一種是通過一定的算法對由一般相機(jī)或數(shù)碼相機(jī)或其它設(shè)備所拍攝的現(xiàn)有羊毛衫款式圖片進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換,建立可處理的衣片數(shù)學(xué)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(yè)和公司迫切需要的功能。

從目前的國內(nèi)外資料顯示,上述的后一種方法即對圖片款式進(jìn)行分析這一課題的研究還鮮有報道,原因是計算機(jī)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(jìn)而建立數(shù)學(xué)模型,是本課題研究的主要內(nèi)容。

這一課題的主要任務(wù)是:將由普通相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等外設(shè)所拍攝的羊毛衫款式圖片錄入到系統(tǒng)中進(jìn)行分析,提取出其款式輪廓圖,并進(jìn)一步分析這個款式的各個部分,進(jìn)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(yè)或毛衫市場信息研究單位能夠?qū)⑹袌錾狭餍袩徜N的羊毛衫款式進(jìn)行快速自動分析,從而由計算機(jī)自動制定出其生產(chǎn)工藝參數(shù),為企業(yè)服務(wù)。

具體采用以下步驟進(jìn)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(tǒng)

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(shù)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(jīng)過數(shù)字化儀掃描出可處理的數(shù)字化輪廓,從而進(jìn)一步進(jìn)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(shù)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(shù)字化儀不能夠準(zhǔn)確直接錄入所拍攝的普通毛衫款式照片;三是加入數(shù)字化儀必然會增加此系統(tǒng)的成本,不符合企業(yè)的要求。

圖片錄入方法是將羊毛衫款式圖片通過計算機(jī)外部設(shè)備生成圖像電子照片,然后導(dǎo)入到款式識別系統(tǒng)中進(jìn)行處理。這一過程應(yīng)該注意以下問題:①所拍攝的羊毛衫應(yīng)盡量保持平整,沒有重疊,這樣才能使計算機(jī)準(zhǔn)確識別羊毛衫的具體圖形數(shù)據(jù),本系統(tǒng)對重疊的衣片也考慮了識別方法,但是比平整款式的質(zhì)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(jī)準(zhǔn)確識別。

系統(tǒng)對于所拍攝的不規(guī)則款式圖片也進(jìn)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(guī)則款式圖片的處理,該方法尚有一定的局限性,還有待進(jìn)一步研究。所以準(zhǔn)確高質(zhì)量的拍攝羊毛衫,是計算機(jī)分析該圖片的先決條件,直接關(guān)系到本系統(tǒng)的后序工作。正確拍攝的羊毛衫如圖2所示。

1.2對圖片進(jìn)行輪廓勾勒并提取

這一部分是計算機(jī)款式識別系統(tǒng)的關(guān)鍵,其任務(wù)是將系統(tǒng)所導(dǎo)入的圖片進(jìn)行處理,以提取出輪廓,并且將這一輪廓進(jìn)行矢量轉(zhuǎn)換。具體步驟分為圖片預(yù)處理和款式輪廓勾勒提取2個步驟,每一步都是技術(shù)難點(diǎn),需要計算機(jī)進(jìn)行大量的智能計算和判斷,其結(jié)果直接關(guān)系到計算機(jī)能否正確識別款式。

1.2.1圖片預(yù)處理

這一部分任務(wù)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(jìn)一步處理。如果圖片的信息格式中有背景色參數(shù),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(shù)中的背景色數(shù)值,然后運(yùn)用計算機(jī)圖片去色方法將圖片中的該數(shù)值顏色處理掉[1]。而對于一般直接掃描的普通相機(jī)照片,判斷背景色還需要計算機(jī)進(jìn)一步處理,即需要一定的算法。這里結(jié)合羊毛衫照片的一般比較規(guī)則的特征,采用“逐點(diǎn)判斷法”進(jìn)行去掉背景色的處理,即計算機(jī)逐個判斷圖片4個方向邊界線的每一個點(diǎn),然后分析每一個點(diǎn)的顏色值,一般情況下,如果一半以上的像素點(diǎn)顏色一致,就認(rèn)為這些一致點(diǎn)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(diǎn)的顏色其實是款式本身的點(diǎn),那么這時候就需要進(jìn)行人工處理。即通過軟件系統(tǒng)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(yù)處理這一過程。這一步雖然是人工操作,但是準(zhǔn)確率相當(dāng)高。

以上2種方法還需要進(jìn)一步完善:如果計算機(jī)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(qū)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(diǎn)通常使用在8個方向做輔助線的方法并結(jié)合計算機(jī)技術(shù)中“8點(diǎn)連通法”[1]聯(lián)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(diǎn),然后再制作8個方向的輔助線(計算機(jī)內(nèi)部做,不顯示出來),如果這個點(diǎn)的8條輔助線的每一條線上的所有點(diǎn)均有2種以上顏色值,則認(rèn)為該點(diǎn)肯定是款式內(nèi)部的點(diǎn),不予去除;否則可認(rèn)為是應(yīng)該去除的點(diǎn)。但是如果款式邊界有這樣的情況,還需進(jìn)一步運(yùn)用8點(diǎn)連通法,即判斷這個點(diǎn)四周8個方向的點(diǎn)的顏色值,根據(jù)不同的排列組合來完成點(diǎn)的取舍。這一步驟非常復(fù)雜,涉及到許多計算機(jī)圖形學(xué)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(diǎn)基本上已經(jīng)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(tǒng)中提取輪廓的計算機(jī)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(diǎn),然后將每一行的有關(guān)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲起來,從而形成輪廓的數(shù)據(jù)描述,其中水平掃描可以定位款式橫向的輪廓點(diǎn),垂直掃描可以定位款式縱向的輪廓點(diǎn)。掃描完以后再經(jīng)過分析合并垂直和水平所確定的點(diǎn),達(dá)到各個點(diǎn)的惟一性。利用此算法將圖2中左邊款式進(jìn)行預(yù)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(qū)域,由于周圍再沒有款式的其它部分,所以這些區(qū)域?qū)儆谝?guī)則區(qū)域,提取輪廓點(diǎn)較為方便。只需用掃描法將左邊和右邊的點(diǎn)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(qū)域所得到的左右輪廓點(diǎn),依次類推形成該區(qū)域的連續(xù)左右輪廓;而PV2點(diǎn)則是縱向掃描的下輪廓點(diǎn),PV1點(diǎn)是上輪廓點(diǎn),由于這部分僅為款式的一部分,所以PV1點(diǎn)并不在這部分區(qū)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(qū)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(diǎn)出現(xiàn),所以判斷起來就比較復(fù)雜。如圖3中的(c)圖。由于事先已經(jīng)判斷出背景色,所以在判斷時可以根據(jù)背景色來分析每一個掃描線的輪廓點(diǎn)。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(xiàn)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(diǎn)即為最左輪廓點(diǎn),如圖中的PH1點(diǎn);而掃描線中間所出現(xiàn)透明色區(qū)段的左右點(diǎn)即為內(nèi)部輪廓點(diǎn),如圖中的PH2和PH3點(diǎn);依次類推得另外2個內(nèi)部輪廓點(diǎn)PH4和PH5點(diǎn)及款式的右輪廓點(diǎn)PH6點(diǎn)。同樣道理,縱向也依此法進(jìn)行掃描提取(未在圖中標(biāo)出),這樣就可以完成這些區(qū)域的款式輪廓的提取了。

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

1.3對輪廓進(jìn)行數(shù)學(xué)描述

通過步驟1.2,可以提取如下點(diǎn)的集合來描述整個款式的輪廓點(diǎn):

簡單部分的水平點(diǎn)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(diǎn)和右邊點(diǎn),n表示掃描的行數(shù),由計算機(jī)自動判斷;

復(fù)雜部分的水平點(diǎn)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(diǎn),PxH2和PxH3表示掃描線與輪廓線中間有透明色的第1區(qū)域的左右交點(diǎn),PxH4和PxH5表示掃描線與輪廓線中間有透明色的第2區(qū)域的左右交點(diǎn),PxH6表示掃描線與輪廓線右邊的交點(diǎn)。

由此可得出任意部分的水平點(diǎn)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(diǎn),PxHYz和PxHYy表示掃描線與輪廓線中間有透明色的第y區(qū)域的左右交點(diǎn),PxHm表示掃描線與輪廓線右邊的交點(diǎn)。

垂直方向的掃描結(jié)果與上述類似,這里不再贅述。

1.4建立款式數(shù)據(jù)庫

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

1.4.1環(huán)形表示

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

{P1,P2,P3,…,Px,Px+1,…,Pn}

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

則會沿輪廓周界的路徑(環(huán)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(diǎn)排列即可,當(dāng)然也需綜合判斷上述的垂直點(diǎn)陣和水平點(diǎn)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(biāo)m1,…,my,…,mn表示的是每一行的總點(diǎn)數(shù),對于每一行其值可能是不同的。

2結(jié)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(huán)形”和“逐行”方式表示出來,使外來款式圖形可以用數(shù)學(xué)點(diǎn)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(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

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

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