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数码印花精准叠印系统及关键技术研究

作者2019-03-27 10:26未知
纺织品面料的图案制作方法包括绣花、灯芯绒等非平面织物织造而成以及丝网印花、手绘、数码印花等印染而成。其中,非平面织物图案具有有层次,立体感强的优点,但是,其产生图案的色彩相对单调,表现力不够;而数码印花具有色彩丰富,表现力强的优点,但是,数码印花所产生的图案不具有层次感和立体感。为了弥补非平面织物织造工艺与数码印花的不足,方便地将二者有机地结合起来,生产出品质好,立体感强,色彩丰富的纺织产品,精准定位叠印技术由此发展。叠印技术是色与色依次套印的多色打印方法,在非平面织物上,用数码印花机进行印花图案叠印,令非平面织物同时具有高贵品质以及多样的色彩。精准定位叠印是非平面织物织造工艺与数码印花结合而产生的创新技术,是产业界和学术界共同关心的问题,也是本文的主体研究方向。当非平面织物装上数码印花机时,由于织物的柔性以及传送方向受力的不均匀,会产生各向异性的扭曲形变,那么直接叠印就会导致印花和织物花形对不准的现象,从而影响纺织产品的品质。因此,本文提出了一种全新的实时数码印花精准叠印系统,以软硬件结合的方式实现高精度的面料扫描、花形识别、以及彩色花稿在面料上的精准对位,使得彩色花稿与面料图案准确对齐。另外,本文从纺织产品的图案织造方式出发,通过分析各种纺织面料和花形的特点以及处理难点,结合学术界在系统设计以及计算机视觉领域的各类前沿性研究成果,着眼于不同纺织面料的精准数码印花叠印以及相关算法的设计实现:满绣绣花织物的数码叠印,空心绣(仅绣轮廓的绣花)织物数码叠印,灯芯绒织物的数码叠印。本文的技术都通过原型系统的实现和大量实验验证了叠印系统和算法的有效性。本文的主要贡献及创新点如下:(1)本文为了解决非平面织物放置在数码印花机上时产生形变而导致对花不准的问题,提出了一种数码印花精准叠印系统以及处理方法。该系统包括硬件和软件两个方面。硬件主要包括一部工业相机,一个LED光源,一台计算机和一部数码印花机。工业相机的主要作用是,拍摄高清的面料图像。LED光源为了保证不同厂房、不同光线条件下光照的稳定性。计算机主要实现三个功能,高清面料图像分割;基于计算机视觉技术的面料二值图像与彩色花稿的匹配;以及根据匹配结果对彩色花稿进行变形。最终,利用数码印花机将变形后的彩色花稿打印到待印花面料上,实现实时精准叠印。(2)本文针对满绣绣花织物的图案特点,提出了一种基于关键点的实时图像配准算法,使得面料图像与彩色花稿精确匹配。利用图像纹理分割算法对处于不同色彩空间的织物布料图像与彩色花稿进行处理得到二值图像,对两张二值图像进行基于关键点的多尺度图像块特征的加权区域匹配,得到两幅图像的关键点匹配集合,利用匹配结果估计空间变换模型的参数,并据此对数码印花图案进行变形以发表精准叠印。(3)本文针对空心绣(仅绣轮廓的绣花)织物的图案特点,提出了一种高清面料图像和彩色花稿的图像配准算法。通过图像分割算法得到二者花形的轮廓离散点集合,对图像关键点提取局部形状上下文描述子作为特征,利用改进的Jaccard系数作为相似度度量函数进行关键点匹配,降低邻近回位图中花形轮廓的干扰。再通过统计工具L1-median对匹配结果进行精确修正。此外,针对空心绣布料经常出现的局部漏绣情况,利用局部线性嵌入(Locally Linear Embedding,LLE)算法计算漏绣区域的关键点位置,使漏绣区域关键点与其他关键点匹配结果保持较好的花形结构。(4)本文针对灯芯绒织物拥有条纹背景的特点,提出了一种针对灯芯绒布料的数码印花叠印技术。其中,基于频域滤波去条纹技术和图像平滑技术相结合的分割算法流程是关键技术之一。灯芯绒织物上的条纹纹理很容易会被图像分割算法误判为前景(花形),从而对图像匹配结果产生很大影响。因此我们根据周期性条纹纹理在频域空间的特性,利用带阻滤波器自动生成方法对灯芯绒纹理进行减弱。再通过图像平滑技术提取花形主要结构、去除细节纹理,并利用阈值分割算法对灯芯绒织物图像发表分割。

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