[發明專利]一種用Micro-CT建立紗線彩色三維模型的方法

無效

• 申請號: 201210351554.7
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN102831643A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 潘榮江
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種用Micro-CT建立紗線彩色三維模型的方法。

背景技術

紗線模型是織物仿真的基礎。在二維織物仿真中，紗線的設計主要有三種方法：（1）設置紗線的粗細、長度、節距、顏色、股數、捻度、毛羽等參數，根據一定規律生成紗線圖像；（2）利用各種圖像編輯工具，交互地編輯紗線圖像；（3）用掃描儀或數碼相機獲取真實的紗線圖像，通過圖像處理技術進行分割、提取；（4）把紗線圖像重疊，添加不透明度和縱深方向的坐標，進行光線跟蹤，合成為有深度感覺的紗線圖像。二維織物仿真技術在顯示織物結構方面存在明顯不足，很難反映織物隨著環境、光照、觀察角度的不同而引起的相應變化，特別是對于紗線較粗的織物，不能很好地模擬織物的外觀細節。基于二維紗線模型的織物仿真，無論從立體感、真實感，還是從結構檢查、性能預測方面，都不能滿足設計人員的更高需求。

傳統的三維紗線建模方法是根據紗線參數，設計紗線的截面和中心線，構造紗線的三維模型。紗線的截面可以呈現圓形、橢圓形、直徑變化的圓形、超級橢圓、樣條曲線等，紗線的截面參數可以從外觀測量或交互地在軟件中編輯控制點。紗線的中心線可以近似為折線、圓弧結合直線、正弦曲線、Bezier曲線、樣條曲線等。沿著紗線中心線，按照一定間隔劃分紗線，得到若干截面，連接相鄰截面上的對應點，獲得紗線的小面片模型，或者用B樣條曲面構造紗線。紗線的顏色由人工指定。傳統的三維紗線模型是憑經驗或者人工交互設計得到的，設計工作量大，與實際紗線很難達到一致，也不能反映實際紗線表面復雜的捻度和毛羽效果，導致模擬的織物效果與實際織造結果在細節上有很大差別，甚至完全失真。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種用Micro-CT建立紗線彩色三維模型的方法，使用Micro-CT掃描真實紗線，建立單根紗線的體模型，再沿紗線中心線路徑變形，得到紗線的三維彩色數據模型。這種模型能增強織物仿真效果，表現出紗線的毛羽、捻度，可以應用在紡織工業、虛擬現實、電子商務等領域中優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用Micro-CT建立紗線彩色三維模型的方法，該方法實現步驟如下：

（1）紗線掃描：用Micro-CT掃描系統掃描單根紗線，輸出圖像，進入步驟（2）；

（2）密度體模型建立：將步驟（1）中獲得的圖像文件依次排列，形成三維紗線密度體模型，進入步驟（5）；

（3）圖像采集：用平板掃描儀掃描真實的單根彩色紗線，輸出圖像，進入步驟（4）；

（4）讀取彩色紗線圖像文件中的顏色信息，進入步驟（5）；

（5）顏色賦值：為了反映紗線的色彩，用賦值算法給紗線密度體模型賦上顏色信息，進入步驟（6）；

（6）體模型變形：沿紗線中軸線依次排放分割的紗線橫截面，得到紗線體模型。

步驟（5）中，所述顏色賦值方法如下：

（5-1）計算出紗線體數據的包圍盒，按照設定的分辨率把紗線包圍盒劃分成均勻的單元網格；

（5-2）初始化體素顏色值為c，體素透明度為密度值，圍繞紗線的長軸做平行投影，計算投影的每個像素值；

（5-3）由所有像素值計算投影結果的顏色均值，再與掃描圖像的顏色均值比較，得到差值s，s=投影結果的顏色均值-掃描圖像的顏色均值，將每個像素的顏色值修改為c+s；

（5-4）重復（5-2）到（5-3），直到s=0；

（5-5）繞紗線長軸旋轉45°，重復（5-1）到（5-4），共迭代若干次。

步驟（6）中，所述變形方法如下：

（6-1）將紗線體模型分割為多個紗線橫截面；

（6-2）沿紗線中軸線將橫截面依次排放，使得每個橫截面的中心在紗線中軸線上。

所述步驟（1）和（3）的圖像是*.bmp格式的，也可以是*.jpg格式的或*.png格式的，為了保證圖像的質量，優先采用不壓縮的*.bmp格式。

構成體模型的最小單位是體素，一個體素表示體數據中三維空間某部分的值。體素相當于二維空間中像素的概念。體數據是對傳統二維數據的擴展。三維體數據可以認為是由很多張二維圖像組成的。