南 京 大 学 研 究 生 毕 业 论 文摘 要本文研究了 刺绣图 像自 动编针中的若干关键技术 在对图 像处理 和识别、图形学及人工智能等相关技术研究的基础上， 根据刺绣图像 实际情况提出了一些改进算法和新的算法 本文主要研究内 容和创新 点如下:( 1 ) 针对不同类型的绣花图案，设计并实现了基于颜色聚类图 像分割算法和基于区域生 长图 像分割算法， 并提出了 一种基于边缘检 测和连接的图 像分割方法 实验表明， 基于边缘的分割方法性区 域提取方面比 类似的方法效果好;( 2 ) 设计并实现了 绣花区域类型识别、编针轮廓提取及矢量化 等算法 对两种细化算法适用范围 进行比较， 并对其进行改进 提出 了一种基于知识的区域类型识别方法、 一种带状区域对边提取方法以 及一种 B e z i e :曲线控制点 提取方法，为后续编针操作提供了 有效的 编针轮廓;( 3 ) 在电脑绣花打版软件 P D S 系统中实现了图 像自 动编针子系 统，该系统可以通过完全 自 动或手工干预方式完成对图像的自动编 针 实验表明， 木文实现的图像自 动编针系统能 够完成一般图 像的自 动编针功能 本文提出的 基于边缘的图像分割算法能够很好地提取线 性区域并保 留更多图像细节。
南 京 大 学 研 究 生 毕 业 论 文Ab s t r a c tI n t h i s t h e s i s , w e r e s e a r c h o n s e v e r a l k e y t e c h n i q u e s o f im a g e a u t o m a ti c e m b r o id e ry . B a s e d o n t h e s tu d y in th e c o r r e la t i v e te c h n iq u e s o f I m a g e P r o c e s s in g a n d I d e n t if i c a t i o n , C o m p u t e r G r a p h ic s a n d A r t i f i c ia l I n t e ll i g e n c e , w e p r o p o s e s o m e i m p r o v e d m e t h o d s a n d n o v e l a l g o r it h ms a c c o r d i n g th e f e a t u r e s o f e m b r o i d e r e d ima g e s . T h e p r i m a ry w o r k s a n d n o v e l i d e a s a r e s h o w n a s f o l l o w:( 1 ) A c c o r d in g t o d if f e r e n t ty p e o f i m a g e s , d e s i g n a n d r e a l i z e c o lo r c lu s t e r i n g b as e d im a g e s e g m e n t a t io n m e th o d a n d a r e a g r o w in g b a s e d i m a g e s e g m e n t a t i o n m e t h o d , p r o p o s e a n im a g e s e g m e n ta t i o n a lg o r i th m b a s e d o n e d g e d e t e c ti o n a n d c o n n e c t in g . E x p e r i m e n t s s h o w t h a t e d g e - b a s e d m e t h o d d o e s b e t te r th a n s im i la r m e t h o d s o n li n e a r a r e ae x t r a c t i o n .( 2 ) D e s i g n a n d r e a li z e a r e a t y p e id e n t if i c a t io n , s ti t c h c o n t o u r t a k i n g a n d v e c t o r iz a t i o n . C o m p a r e t h e a p p li c a b il it y o f t w o t h in n in g a l g o r i th m s a n d i m p r o v e th e m. P r o p o s e a k n o w le d g e - b a s e d a r e a ty p e i d e n t i f ic a t i o n me th o d , a s t it c h c o n t o u r t a k i n g m e t h o d f o r s t r a p a r e a a n d a B e z i e r c u r v e c o n tr o l p o i n t t a k in g m e t h o d . T h e y p r o v id e e f f e c ti v e s t i tc h c o n to u r s to p o s t e r io r e m b r o id e ry .( 3 ) R e a li z e t h e im a g e a u t o ma t ic e m b r o id e ry s u b s y s t e m in P D S , I t o f f e r s e m b r o id e ry f u n c ti o n t h r o u g h c o m p l e te a u t o m a ti c w a y a n d ma n u a l i n t e r f e r e n c e w a y . E x p e r im e n t s s h o w t h a t o u r im a g e a u to - s ti t c h s y s t e m i s a b l e to c o m p l e te t h e g e n e r a l im a g e a u t o m a t ic e m b r o id e ry a n d t h e b a s e d - o n - e d g e ima g e s e g m e n t a ti o n m e t h o d p r o p o s e d in th i s t h e s i s c a n e x tr a c t li n e a r a r e a e f f e c ti v e ly a n d s a v e m o r e d e t a i ls .南 京 大 学 研 究 生 毕 业 论 文第一章 绪论1 . 1引言刺绣是我国一项优秀的民 族传统手工艺术。
好的刺绣作品精致细腻、 栩栩如 生将刺绣工艺术应用于服饰、鞋帽、 挂件和其它一些日常用品上，可明显增加 物品的美观程度， 提高物品的观赏及收藏价值随着生活水平的提高， 人们对刺 绣产品的需求量日益增加，我国绣品在国际市场上也备受青睐，需求很大 然 而在计算机技术广泛运用于人们的日常生活之前， 刺绣过程一直是由人手工完成 或运用简单的机械加工而成的 绣花人员必须具有较高的工艺素质， 完成一件上 等的刺绣作品需要耗费绣花人员大量的时间和精力， 而且不可以批量生产， 这些 因 素使得刺绣作品的成本极高而 产量很 低， 严重阻 碍了 刺绣行业的发展随着计算机技术的迅猛发展，计算机技术在各行各业中的应用也越来越广 泛 电脑绣花机正是计算机技术应用于刺绣工艺的杰作电脑绣花机由绣花打版 系统软件和绣花机硬件组成， 它使绣品的批量生产成为可能， 从而大大降低了绣 品的成本，提高了产量，为刺绣产业的规模化做出了贡献 但是生成一幅优秀的 刺绣作品， 仍然需要专业的打版人员在电脑上设计针迹电脑绣花机还不能被广 泛应用于家庭日 常生活中 为了 使电 脑绣花机走入家庭， 智能化自 动编针成为这 项技术研究的热点。
随着人们对电脑刺绣打版技术的深入研究，电脑打版软件实 现了 字符自 动编针、 简单图形填 针、 简 单图 像自 动编针和灰 度图 像平行编针 这 些技术代替手工打版， 在一定程度上提高了刺绣的自 动程度， 从而提高了 生产效 率实现绣花图案的自动编针功能， 需要运用到计算机图像处理和识别技术 计 算机图像理解和识别是模式识别和人工智能等领域研究的热点之一， 也是公认的 研究难点在日常生活中， 刺绣花样千姿百态，内容极为丰富多彩，上等的绣品 图案更是精美繁复 虽然技术在不断改进，目前众多的电脑绣花打版设计软件仍 然不能很好地完成对较为复杂的绣花图像的自动编针对于家庭电脑绣花机用 户， 他们不能随心所欲地通过选择输入一幅喜爱的图像自动绣出作品， 若需得到 一幅效果良好的绣花针迹， 必须请专业打版人员制作或购买专业打版人员制作好 的绣花样件，这在很大程度上限制了电脑绣花机的普及为了提高刺绣生产的自动化，以满足广大用户的需求， 我们在原天木刺绣编 程系统的基础上， 与加拿大思创公司合作研制了一套电脑绣花打版软件系统 P D S ( P ro fe s s io n a l D ig ita liz e d S y s te m ) 。
该 软 件 系 统中 采 用 人 工 智 能、 计 算 机图 像 处南 京 大 学 研 究 生 毕 业 论 文理、 计算机图形学、 刺绣针法 自 动填针等多项技术，实现了刺绣图像 自动编针子 系统 在此系统中我们对图像处理、 理解和识别、计算机图形学应用等技术进行 了深入研究， 使得软件可以对较为复杂的输入彩色点阵图像进行自动区域分割和 识别，并自动填入针法，效果良 好 这项功能将满足国内大量家庭电脑绣花机用 户的需求， 推动电脑绣花机在中国乃至世界范围内得到更为广泛的普及1 . 2刺绣打版系统的开发现状目 前国内 外有很多 种电 脑绣花打版软件 国内比 较有名的 有本教研室开发的 天木2 0 0 0电脑刺绣编程系统、 香港的天虹系统、 深圳华怡的富怡电脑绣花系统; 国 外著名的 刺绣打版软件系统有美国P u l se M ic r o s y s te m的询im a D G / M L 、德国 Z S K的M a g ic S titc h , 澳大利亚W ilc o m的 刺绣软件系列、 希腊C o m p u c o n 的E O S 绣花软件平台、美国E m b i r d的绣花软件系统等等。
国内研发的这些刺绣打版系统已经具备较为完整的功能，这些基本功能有:( 1 ) 提供完备的二维图形C A D设计功能;( 2 ) 提供 矢量图像自 动填针 功能， 提供字符自 动编针功能和开放的字符库管理;( 3 ) 提供大量丰富的绣花针法和各种输入法，可随意对花版进行编辑;( 4 ) 提供完整的 花样库管 理功能;( 5 ) 提供与扫描仪等外设的交互，提供多种文件格式识别和转换功能这些功能己经能够基本满足绣花打版人员的需要， 并且具有一定的市场应用 规 模 但是与 国外的 刺绣软 件系统 相比， 它 们在技术开发和功能上仍然 有相当的 差距目前国外的刺绣打版软件产品种类丰富、 除拥有基本的绣花打版功能外还 各具特色 它们根据使用对象不同大致可以分为工业绣花软件和家庭绣花软件两 大类 工业绣花软件主要面向企业，由专业的打版人员使用。