楊 曼，黃遠(yuǎn)民

0 引言

圖像作為人類感知世界的視覺基礎(chǔ)，是人類獲取信息、表達(dá)信息和傳遞信息的重要手段。數(shù)字圖像是指采用專業(yè)的攝像機(jī)、工業(yè)相機(jī)等設(shè)備經(jīng)過拍攝得到一個(gè)大的三維或二維數(shù)組，該數(shù)組的元素為像素，其值為灰度值，灰度值的大小在0～255之間變化，可通過調(diào)整灰度值的大小，改變圖像顏色。

服裝印花是制衣工藝。第一步，把織物匹染成單色，第二步，把圖案印在織物上。其中，第二步中的印花色漿含有能破壞底色染料的強(qiáng)漂白劑。為了展現(xiàn)印花后服裝上身的視覺效果，在大批量生產(chǎn)服裝之前，一般會(huì)先生產(chǎn)1～2件服裝，經(jīng)模特上身后，判斷是否符合人們的審美要求。才決定是否需要大批量生產(chǎn)。但這大大地浪費(fèi)了布料、時(shí)間及生產(chǎn)機(jī)器的利用率，拖延了出產(chǎn)日期。

為了解決上述問題，本文提出一種基于圖像處理的人體模特?fù)Q衣方法，通過圖像灰度化、二值化、形態(tài)學(xué)處理等方法，對(duì)人體模特的原有服裝進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后將印花布料填充至人體模特的定位位置，實(shí)現(xiàn)換衣，以此觀察模特著衣后的視覺效果，判斷是否達(dá)到審美要求，若符合要求，即可投入生產(chǎn)，大大地節(jié)省了布料、時(shí)間及生產(chǎn)機(jī)器的利用率，避免了資源浪費(fèi)。

1 圖像預(yù)處理

彩色圖像中的每個(gè)像素由R、G、B各自分量共同決定，而灰度圖像是R、G、B三個(gè)分量相等時(shí)的一種特殊彩色圖像?；叶葓D像的像素值取值范圍為0～255，彩色圖像中的任一通道也可構(gòu)成一幅灰度圖像[1]。比較不同通道下的灰度圖像，選擇最易于定位模特服裝位置的灰度圖像進(jìn)行圖像二值化。圖像二值化是基本操作，也是圖像形態(tài)學(xué)運(yùn)算的基礎(chǔ)。圖像二值化主要是將圖像的目標(biāo)和背景分離開來，二值化后的圖像像素值表現(xiàn)為兩種像素值，分別為1或0。將灰度圖像輸入數(shù)組的每個(gè)值除以255，即得到一個(gè)值在0～1變化的像素值數(shù)組。假設(shè)輸入圖像為 f(x,y)，二值化后的輸出圖像為g(x,y)，T為固定分割閾值[2]，則二值化方法可用公式表示為：

圖1 原始圖像

原始模特圖像如圖1所示。

灰度化后的灰度圖像如圖2所示。

圖2 灰度圖像

比較固定閾值T在0～1之間變化時(shí)，在T=0.2及T=0.5時(shí)，得到的二值化圖像將模特身體與服裝分開的最為明顯。結(jié)果如圖3、4所示。

圖3 T=0.2時(shí)的二值圖像

圖4 T=0.5時(shí)的二值圖像

通過比較可知，G通道圖像經(jīng)過閥值分割后，目標(biāo)點(diǎn)信息量保留最完善，分割效果最好，因此選擇G通道下的T=0.5的二值化圖像進(jìn)行服裝位置定位。

2 人體模特?fù)Q衣總思路

服裝位置定位步驟如下。

最大連通域提取[3-5]。對(duì)G通道二值化圖像素取反，此時(shí)服裝目標(biāo)點(diǎn)處可形成nHolenum個(gè)空穴，找到服裝目標(biāo)點(diǎn)像素并賦值nHolenum（nHolenum=1，2，…n） 。一個(gè)8領(lǐng)域以內(nèi)像素均為目標(biāo)值的示意圖如圖5所示，中心點(diǎn)像素為當(dāng)前像素值。

二值化圖像進(jìn)行正向掃描，尋找下一個(gè)像素點(diǎn)，若目標(biāo)圖像中當(dāng)前位置像素為目標(biāo)前景，如圖6所示目標(biāo)像素8領(lǐng)域內(nèi)當(dāng)前位置的左方、左上方、正上方、右上方像素若為nHolenum，則當(dāng)前位置也賦值為nHolenum，即當(dāng)P=0時(shí)，若P5=P4=P3=P2=P，則將P賦值為P＝nHolenum。

二值化纖維圖像反向掃描，若纖維圖像中當(dāng)前位置像素為目標(biāo)前景，8領(lǐng)域內(nèi)當(dāng)前位置的右方、右下方、正下方、左下方像素若為nHolenum，則當(dāng)前位置也賦值為nHo?lenum，即當(dāng)P=0時(shí)，若P1=P6=P7=P8=P，則將P賦值為P＝nHolenum。直到當(dāng)前空穴標(biāo)記完畢為止。

圖5 8鄰域均為目標(biāo)像素點(diǎn)

圖6 8領(lǐng)域示意圖

據(jù)此不同的目標(biāo)點(diǎn)空穴被賦予不同值，每個(gè)空穴中的像素值相同，累計(jì)像素點(diǎn)數(shù)量，保留像素點(diǎn)最多的nHole?num值，將其余像素點(diǎn)變成背景像素，完成最大連通域的提取。

部分程序如下：

[L，num]=bwlabel(bwg2,8);

[L，num]=bwlabel(bwg2,8);%bwlabel目標(biāo)定位函數(shù)，返回8領(lǐng)域內(nèi)提取空穴數(shù)量及標(biāo)記后的服裝標(biāo)記圖。

long=zeros(1,nHolenum);%定義1*num數(shù)組，存放各個(gè)空穴累計(jì)后像素點(diǎn)。

for time=1∶nHolenum%time為空穴標(biāo)記值，范圍取自1～nHolenum。

v=0;

for i=1∶m

for j=1∶n

if L(i,j)==time

v=v+1;%像素值累加。

end

end

end

long(1,time)=v;%服裝目標(biāo)像素點(diǎn)長(zhǎng)度。

end

提取結(jié)果如圖7(a)所示，圖7(b)為左圖的放大圖像，其中圈內(nèi)為多余目標(biāo)像素點(diǎn)。

圖7 最大連通域提取

形態(tài)學(xué)處理[6]腐蝕。設(shè)A和B是整數(shù)空間Z中的集合，其中A為原始圖像，B為結(jié)構(gòu)元素，則B對(duì)A的腐蝕運(yùn)算記為A?A，定義為[7]：

可見，B對(duì)A的腐蝕即為平移量Z的集合，這些平移量滿足集合B平移Z之后仍然屬于集合A。

對(duì)圖7進(jìn)行腐蝕后得到的圖像如圖8所示。

圖8 腐蝕后的二值化圖像

3 實(shí)例與分析

實(shí)驗(yàn)中，首先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到G通道下的二值化圖像。然后，采用形態(tài)學(xué)腐蝕算法，將提取過程中的多余像素點(diǎn)腐蝕掉，進(jìn)而確定服裝像素位置坐標(biāo)。如圖9所示，為制作服裝的三種印花布料，圖10分別為模特?fù)Q衣后的效果圖。

圖9 印花布料

圖10 模特?fù)Q衣后效果圖

4 結(jié)論

采用本文所提出的方法實(shí)現(xiàn)模特?fù)Q衣。模特服裝坐標(biāo)定位準(zhǔn)確，可直觀地觀察到各種印花布料著裝后的效果圖，直觀簡(jiǎn)潔，基本上滿足服裝出產(chǎn)商對(duì)生產(chǎn)的不同花式布料服裝的初步預(yù)想。

參考文獻(xiàn)：

［1］岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理技術(shù)（第三版）［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［2］張冬生.基于閾值的圖像分割算法研究［D］.大慶：東北石油大學(xué)，2011.

［3］王凱，黃山，趙瑜，等.面向圖像目標(biāo)提取的改進(jìn)連通域標(biāo)記算法［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2014，35（07）：2438-2441.

［4］張恒，胡文龍，丁赤飆.基于快速連通域分析的目標(biāo)特征提取算法［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2009，45（29）：230-232.

［5］張恒，倪永婧.面向目標(biāo)特征提取的連通域標(biāo)記算法［J］.計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2015，41（07）：58-61.

［6］劉志敏，楊杰，施鵬飛.數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的細(xì)化算法［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1998（09）：15-19.

［7］姚敏.數(shù)字圖像處理技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.