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彩色数码双面提花软件工程技术研究与应用

时间:2019-01-09 22:07来源:硕士论文作者:lgg 点击:
本文是一篇软件工程论文,软件系统能最有效的利用计算机的时间和空间资源。各种软件无不把系统的时/空开销作为衡量软件质量的一项重要技术指标。
本文是一篇软件工程论文,软件系统能最有效的利用计算机的时间和空间资源。各种软件无不把系统的时/空开销作为衡量软件质量的一项重要技术指标。很多场合,在追求时间有效性和空间有效性时会发生矛盾,这时不得不牺牲时间有效性换取空间有效性或牺牲空间有效性换取时间有效性。时/空折衷是经常采用的技巧。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇软件工程论文,供大家参考。
 
第一章 绪论
 
本章节首先对本课题研究背景和研究意义进行阐述,然后对彩色数码提花相关技术研究的现状进行介绍,对不同技术进行比较分析,进而得出本课题的理论意义和实用价值,最后对本文的各章节结构进行了介绍。
 
1.1 研究背景及意义
纺织工业是我国传统支柱产业、重要民生产业和创造国际化新优势的产业,是科技和时尚融合、生活消费与产业用并举的产业,在美化人民生活、增强文化自信、建设生态文明、带动相关产业发展、拉动内需增长、促进社会和谐等方面发挥着重要作用。纺织工业“十三五”发展规划中指出要推动信息化技术在纺织生产、研发、管理、仓储、物流等各环节广泛运用。研究制定纺织智能制造体系架构、数字工厂(车间)参考模型、通用技术条件、评价验证等智能制造标准[1]。为实现这一目标,需要依托现代科技手段,将计算机科学技术与纺织业结合,减少纺织业从业人员工作量,提高工作效率。彩色数码提花工艺系统正是将这两者结合的结果,其利用数字图像处理技术,辅助提花设计人员进行图案、组织结构的设计,模拟最终结果以便设计人员进行修改。与传统手工设计相比,计算机辅助设计具有以下不同[2-5]:(1)传统手工设计时,可处理的颜色较少,当颜色数量过多时,无法获得足够的颜料色彩,对复杂图案进行设计时颜色表示不够细腻,图案选材方面多来自传统设计创作的图案。计算机辅助设计则不存在颜料的限制问题,可以精细的表现出各种颜色,因而在图案选材方面既可以选择传统设计图案,也可以选择扫描的图像,选材方面各加宽泛。(2)传统手工设计最终的实际效果受设计人员的从业经验、视觉色彩等主观因素影响较强,计算机辅助设计尽可能的减少了这些影响因素,采用数值进行评估,更加客观。
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1.2 研究现状
 
1.2.1 彩色提花 CAD 软件
国外纺织 CAD 是伴随着机械自动化的过程而发展,随着机器速度的提高,对织物设计便提出了更高的要求。计算机技术的突飞猛进,给纺织技术带来了前所未有的机遇,最初的纺织 CAD 就是在此环境下应运而生。欧美的纺织机械的发展居世界的前列,同样,他们的纺织 CAD 也领导着世界潮流。如德国的 Eat 公司、比利时的 Sophis公司以及英国的 Bonas 公司等,这些公司开发的 CAD 系统较为理想。国内纺织 CAD也发展迅速,相比之下,有着亲和的中文界面、简单的操作方法等优点。与国外相比较,我国对于数码提花技术的研究主要集中于数码提花织物的织物色彩预测模型和织物工艺方面。主流系统效果较好的有浙江大学和经纬计算机系统工程有限公司联合开发的 JCAD 系统,根据其提供的技术软件可分为四类 24 款软件,其中核心纺织类的 CAD 软件不足一半;纺织工业部纺织科学院的系统,武汉的华中织物 CAD 系统等[11-14]。目前市面上的 CAD 软件大多基于分色原理,首先将扫描的图像利用分色算法划分为若干基准色,再利用基准色进行原图重新配色,最后利用预先设计好的组织方案在各个颜色区域内进行组织铺设。分色时选取的基色数量的多少直接影响了后续工艺流程的结果:当分色数量过少时,颜色失真较大,模拟效果与预期效果差距明显;当分色数量过多时,既影响算法效率,也会对后续组织铺设时增加不必要的麻烦。设计人员往往需要反复操作来决定选取何种数量的基准色。彩色数码提花工艺系统基于混色原理,在仅用少量彩色纱线的前提下,可以生成丰富的颜色种类,在最大程度上对彩色图像进行提花仿真设计。彩色数码提花工艺系统由图像输入、图像预处理、混色处理、图像配色、工艺设计、纹版输出等几部分组成。其中混色处理包括纱线颜色选择、颜色生成,混色处理与图像配色是后续所有步骤的基础,它们的结果很大程度上影响后续工艺设计的效果。工艺设计即组织设计,是整个彩色提数码花系统的核心部分[15]。
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第二章 纹织学与色彩理论基础
 
本章节是本课题所做研究的基础理论部分,主要包括织物的组织结构,色彩学基础理论,常用颜色模型介绍及其相互转换,纹版文件的构成等。
 
2.1 织物组织结构
在织物内经纬线按一定的规律相互浮沉交织,这种相互浮沉交织的规律称为织物组织。当织物组织发生变化时,织物的外观及其内在性质也随之改变。经纬线相交之处称为组织点,如图 2-1 所示。当纬线浮在经线之上时称为纬组织点,当经线浮在纬线之上时称为经组织点。在提花织物工艺设计中,织物组织结构的设计是一项非常重要的工作。在进行织物组织结构的介绍之前,简要对组织结构的参数进行介绍[25]。(1)组织点:在组织结构图中,用黑方格表示经组织点,白方格表示纬组织点。(2)组织循环:当经组织点和纬组织点的排列规律同时满足循环,在织物中重复出现时的单一组织单元。双层组织是由两组经线分别与两组纬线交织形成相互重叠的上、下两层(或称表里两层)的织物。上层的经线和纬线称为表经、表纬;下层的经线和纬线称为里经、里纬。织造双层组织的必要条件是:投入表纬织上层时,里经必须全部沉在梭口下部,不与表纬交织;投入里纬织下层时,表经必须全部提升,不与里纬交织。根据双层织物表里两层接结方法的不同,双层织物组织可分为表里接结组织和表里换层组织。
.........
 
2.2 色彩学基础理论
色彩学理论是彩色数码双面提花工艺系统中的重要理论,不管是采用分色还是混色原理构建的提花 CAD 软件,都是基于这一基础理论。以下将对色彩学基础理论进行简单介绍。色彩的性质由以下三要素决定:(1)色相,又称色调。色相指色彩的相貌和主要倾向,也指特定波长的色光显现出的色彩感觉。一个画面主要的色彩倾向往往是色相起作用。(2)纯度,也称为饱和度。纯度是指色彩的鲜艳度或纯净饱和的程度。孟塞尔色立体中采用了 14 级的纯度变化。红色纯度最高,为 14 级,黑白灰纯度为零,橙、黄、紫居中,纯度最低的为蓝、绿色。(3)明度是指色彩明暗的程度。色彩明度可以从两个方面进行分析,一种是各种色相之间的明度差别,另外一种情况是同一色相的明度,因为光量的强弱而产生不同的明度变化[27]。
...........
 
第三章 彩色数码双面提花混色技术研究...........17
3.1 彩色数码双面提花混色方案分析...........17
3.2 预生成颜色检验.........20
3.2.1 同颜色矩阵 .....20
3.2.2 相似性度量 ......21
3.2.3 随机素数加权 ...........22
3.3 实验结果与分析.........24
3.3.1 混色实验 .........24
3.3.2 实验结论 .........26
3.4 本章小结...........26
第四章 彩色数码双面提花设计算法研究...........27
4.1 双面织物特点.............27
4.2 双面织物组织结构设计概述.........27
4.3 双面织物组织结构研究与设计.....28
4.4 实验结果与分析.........35
4.5 本章小结...........39
第五章 彩色数码双面提花技术的综合应用.......40
5.1 彩色数码提花框架介绍.......40
5.2 系统分析...........41
5.3 系统详细设计.............44
5.4 本章小结...........49
 
第五章 彩色数码双面提花技术的综合应用
 
本章节结合前几章的研究内容,在彩色数码提花工艺系统架构的基础上,进行了双面提花工艺设计系统的研发,主要对双面提花设计过程中的图像混色、组织库设计、正反面添加组织、组织结构调整、接结信息添加等模块进行了设计。本章将对系统中各个模块进行介绍。
 
5.1 彩色数码提花框架介绍
第二章已经介绍了提花工艺设计的基本流程,针对这一流程已形成一套较为完备的彩色数码提花工艺系统。为了提高纺织行业生产的自动化水平,本课题组提出了关于彩色数码提花工艺系统的研究与应用[49-51]。课题组原有彩色数码提花工艺系统主要由提花模拟模块、颜色库模块、工艺设计模块、设计图处理模块组成。整个系统基本架构如图 5-1 所示。彩色数码提花工艺系统基于空间混色技术,逐步发展并形成了一套提花工艺设计方案。设计人员选取几根经纬纱线就可以混色生成上百种不同的颜色。用混色生成的颜色对输入的织物图像进行配色模拟,生成初步工艺设计图,最后对初步生成的工艺设计图进行纹织信息添加。其中工艺方面的设计是一个比较庞大且复杂的过程,可以单独作为提花 CAD 系统分支系统进行研发。本章下面将对提花工艺系统的几个主要方面进行相关阐述。
......
 
总结
 
本文围绕双面织物工艺设计过程中存在的若干问题展开,结合计算机技术与纺织学相关原理,主要从双面织物混色研究、双面织物组织结构调整、彩色数码双面提花工艺系统的搭建等方面进行了分析、研究、设计和实现。具体的研究内容可以分为以下方面:
(1)对彩色数码提花中混色算法进行了分析与研究,提出了一种改进的混色算法。首先依据选取的纱线组合,计算生成颜色数量,根据颜色数量采用不同的算法:若生成颜色数量较多,采用随机素数加权的方式,计算颜色矩阵的标识度,对具有相同颜色表示度的颜色矩阵进行过滤;若生成颜色数量在正常范围,则选取相似度量的方式,将颜色矩阵的相似度进行比较,避免重复颜色的生成。两种方式的结合运用提升了混色的效率,满足了双面织物工艺设计中需要反复混色配色的要求。
(2)对双面织物组织结构的分析与研究,得出一种能使得双面织物正反面交织状态达到平衡的设计算法。首先计算织物正反面区域的交织均衡度,对交织均衡度相差较大的范围进行交织次数修改,增加或减少交织次数,使得正反面达到相近的交织次数,保证织造过程中纱线受力的均匀,不会发生断线等情况。其次依据调整后的组织结构特点,设置接结点类型,依据接结类型计算接结位置,实现接结点设计的自动处理。该算法与传统设计的不同之处在于不依赖于设计人员的手工调整,节省了人工时间。在传统设计过程中,需要设计人员在设计时就考虑交织次数、纱线张力等因素,该算法可在工艺设计过程中自行调整。
(3)基于 UML 建模技术进行系统分析与设计,以双面织物的混色和组织结构设计方案为核心,综合应用本课题的研究内容,凭借软件工程思想设计并编码实现了彩色数码双面提花工艺系统。为后续彩色数码提花系统的发展和自动化生产提供了基础。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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