（纺织工程专业论文）基于传统印花工艺的新型数字加网技术.pdf

浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密一，在 乙 年解密后使用本版权书。 不保密口 。 学位论文作者签名：考日钨翅 日期：z q 0 7 年3 月2 1 , - 日 指导教师签名：( 醐：川年 浙江理工大学硕士学位论文 摘要 论文主要研究了应用于传统印花工艺的新型数字加网技术。加网技术是一种在仅能输 出有限颜色的设备上产生连续灰度变化图像的技术，传统上可分为调幅加网技术和调频加 网技术。而新型数字加网技术是调幅和调频加网技术的结合，它基于调幅加网，又兼具调 频加网的特征，因网点位置随机，避免了莫尔花纹，但对设备及后续工序要求不高，适合 于传统印花工艺。本文围绕着印花工艺对网点的要求，从加网算法的基本原理出发，对网 点中心的分布、网点的覆盖区域和网点灰度填充进行了分析与探讨，设计出适合于传统印 花工艺的新型数字加网技术。 论文首先总结和分析了三类主要的数字加网技术( 调幅、调频和调幅调频混合加网技 术) ，研究了印花中常用的加网方法，并分析了在印花工艺中莫尔花纹产生的根本原因和 影响因素，从而总结出印花工艺对加网技术的要求。 论文围绕印花工艺对加网技术的要求，对加网算法中的网点中心分布、网点填充区域 的确定和网点灰度填充三大部分进行分析和研究：首先对不同的生成网点中心分布的访问 路径算法进行探讨和研究，并对不同访问路径生成的网点中心分布进行傅立叶分析，选择 满足印花工艺网点中心分布要求的抖动矩阵访问路径；为了确定网点的填充区域，选择 d e l a u n a y 三角剖分法对生成的网点中心进行连线，以确定网点最大的覆盖区域，并对 d e l a u n a y 三角剖分算法进一步优化，以提高运算速度，满足实时性要求，对两种基于 d e l a u n a y 三角形的灰度填充区域确定方法，进行分析和比较，选择最适合于传统印花实际 生产的方法；最后，以d e l a u n a y 三角形为单位对网点进行灰度填充，为了保证灰度值达 到2 5 6 阶，并均匀分布，确定了三角形内所有点的灰度值之后，再进行一次灰度值重新分 配操作，以保证输出的图像有较接近原图的主观灰度分布，满足印染工艺的要求。 最后，利用生成的灰度模板进行挂网，并和其他加网技术生成的半色调图像进行分析： 该算法生成的网点大小随图像灰度改变，并且网点中心随机分布，因此从根本上避免了印 花工艺中容易产生的莫尔花纹现象，但对传统印花工艺设备及后续工序的要求不高，完全 满足了传统印花工艺的要求。 关键词：新型数字加网技术；传统印花；莫尔花纹；访问路径；灰度分布 浙江理工大学硕士学位论文 n e w d i g i t a ls c r e e n i n gt e c h n o l o g yb a s e do nt r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g a b s t r a c t t h em a i np u r p o s eo ft h i sd i s s e r t a t i o ni st os t u d yn e wd i g i t a ls c r e e n i n gt e c h n o l o g ya n di t s a p p l i c a t i o n h a l f t o n es c r e e ni st h et e c h n i q u eu s e db yb i n a r yd i s p l a yd e v i c e st oc r e a t et h ei l l u s i o n o fc o n t i n u o u st o n e t r a d i t i o n a l l y , h a l f t o n es c r e e nf a l li n t ot w oc a t e g o r i e s ：a m p l i t u d em o d u l a t e d s c r e e n i n g a n df r e q u e n c ym o d u l a t e ds c r e e n i n g ( f m ) b e i n ga m f mh y b r i d s ，n e wd i g i t a l s c r e e n i n gt e c h n o l o g yb a s e d o na m p l i t u d em o d u l a t e ds c r e e n ，a n dh a sc h a r a c t e r i s t i c so f f r e q u e n c ym o d u l a t e ds c r e e n t h et e c h n o l o g yh a ss o l v e dm o i r 6p a t t e r n sp h e n o m e n o nw h e n p r i n t i n gg r a d i e n tp a t t e r nf o rd o t sr a n d o m i th a sal o wr e q u e s tf o re q u i p m e n ta n ds u b s e q u e n t h a n d l i n g s oi tc o u l dm e e tt h es p e c i f i ct e c h n o l o g yn e e d s a r o u n dt r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g d e m a n d sf o rr e q u e s tt os c r e e n i n gt e c h n o l o g y , t h ed i s s e r t a t i o na n a l y z e da n ds t u d i e ds c r e e nd o t c e n t e r sd i s t r i b u t i n g ，t h em a x i m a ls u r f a c eo fe a c hs c r e e nd o ta n dg r a yf i l l i n g ，a r o u n dd e m a n d sf o r r e q u e s tt os c r e e n i n gt e c h n o l o g yf r o mt h eb a s i cp r i n c i p l ea l g o r i t h m w ed e s i g nn e wd i g i t a l s c r e e n i n gt e c h n o l o g yb a s e do nt r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g a tf i r s tt h i sd i s s e r t a t i o nh a sa n a l y z e da n ds u m m a r i z e dt h r e ek i n do fh a l f t o n es c r e e n ( a m ， f ma n dh y b r i ds c r e e n ) a n dw es t u d i e ds c r e e n i n gm e t h o di nc o m m o nu s ei nt e x t i l ep r i n t i n g w e a n a l y z e dt h ec a u s ea n di n f l u e n c i n gf a c t o rt h a tp r i n t i n gg r a d i e n tp a t t e r nb r i n g sm o i r 6p a t t e r n s p h e n o m e n o n t h e r e b yw e s u mu po u tr e q u e s tt os c r e e n i n gt e c h n o l o g y , w h i c hm e e tt h et r a d i t i o n a l t e x t i l ep r i n t i n g t h ed i s s e r t a t i o nh a sa n a l y z e da n ds t u d i e ds c r e e nd o tc e n t e r sd i s t r i b u t i n g ，t h em a x i m a l s u r f a c eo fe a c hs c r e e nd o ta n dg r a yf i l l i n g , a r o u n dd e m a n d sf o rr e q u e s tt os c r e e n i n gt e c h n o l o g y , w h i c hm e e tt h et r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g ：w es t u d yd i f f e r e n td i t h e rm a t r i xv i s i t i n gp a t hw h i c h m a k es c r e e nd o tc e n t e r sd i s t r i b u t i n g ，a n df o u r i e ra n a l y s i ss c r e e nd o tc e n t e r sd i s t r i b u t i n gt h a t t h e s ed i f f e r e n td i t h e rm a t r i xv i s i t i n gp a t h w ec h o o s et h eb e s tv i s i t i n gp a t h ，w h i c hm e e tt h e t r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g ；w ec h o o s ed e l a u n a yt r i a n g u l a t i o nt oc o n n e c t i n gt r i a n g l es c r e e nd o t c e n t e r sf o rc o n f i r m i n gt h em a x i m a ls u r f a c eo fs c r e e nd o t s f o rm e e t i n gr e a l t i m er e q u i r e m e n t s ， w eo p t i m i z e dd e l a u n a yt r i a n g u l a t i o na l g o r i t h mt oi n c r e a s ec o m p u t i n gs p e e d w ea n a l y z e da n d c o m p a r e dt w om e t h o d so fc o n f i r m i n gt h em a x i m a ls u r f a c eo fs c r e e nd o t sb a s e do nd e l a u n a y i i 浙江理工大学硕士学位论文 t r i a n g l e w ec h o o s et h eb e s tm e t h o d ，w h i c hm e e tt h et r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g ；w ef i l l 蓼a yt 0 s c r e e nc l o tb a s e do nd e l a u n a yt r i a n g l e w eh a v eg r a yv a l u er e d i s t r i b u t i o no p e r a t i o na f t e r c o n f i r m i n g 笋a yv a l u eo fa l ld o t si nt r i a n g l e ，t oe n s u r et h a t 掣a yv a l u er e a c h e d2 5 6b a n d sa n d d i s t r i b u t eu n i f o r m l y , f o re n s u r i n go u t p u th a l f t o n ei m a g ew h i c hh a v es u b j e c t i v ei l l u s i o no f c o n t i n u o u st o n ec l o s et oo r i g i n a li m a g ea n dm e e t i n gt h et r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g a tl a s t ，b a s e dw ea n a l y z e dh a l f t o n ei m a g eg e n e r a t e db yn e wd i g i t a ls c r e e n i n gt e c h n o l o g y w i t ho t h e r s ：t h ea r i t h m e t i cc r e a t es c r e e nd o tw h o s es i z ew i t hi m a g eg r a ya n ds c r e e nd o tc e n t e r d i s t r i b u t i n ga r er a n d o m a c c o r d i n g l y , i th a ss o l v e dm o i r 6p a t t e r n sp h e n o m e n o nw h e np r i m i n g g r a d i e n tp a t t e r n i th a sal o wr e q u e s tf o re q u i p m e n ta n ds u b s e q u e n th a n d l i n g s oi tc o u l dm e e t t h es p e c i f i ct e c h n o l o g yn e e d s k e y w o r d s ：n e we l i g i t a ls c r e e n i n gt e c h n o l o g y ；t r a d i t i o n a lt e x t i l ep r i n t i n g ；m o i r d ；v i s i t i n gp a t h ； 笋a yd i s t r i b u t i o n i i i 浙江理工大学硕士学位论文 目录 第一章前言1 1 1 加网技术1 1 1 1 调幅加网技术1 1 1 1 1 网点频率。2 1 1 1 2 网点形状2 1 1 1 3 网线角度2 1 1 _ 2 调频加网技术2 1 - 1 - 2 1b a y e r 抖动3 1 1 2 2 误差扩散3 1 1 3 调幅加网技术和调频加网技术的优缺点4 1 1 4 调幅调频混合加网技术5 1 2 印花中常用的加网方法6 1 2 1 照相加网。6 1 2 2 数字加网。7 1 3 莫尔花纹。8 1 3 1 莫尔花纹产生机理。9 1 3 2 莫尔花纹产生的因素9 1 3 3 莫尔花纹的避免；1 0 1 4 传统印花对加网的要求1 0 第二章课题的研究意义和主要的工作内容1 l 2 1 课题的研究意义：1 l 2 2 本课题的工作内容一1 2 2 3 本论文的加网算法流程1 3 第三章网点中心位置的确定1 4 3 1 选择抖动矩阵的访问路径1 4 3 1 1 扫描线访问1 4 3 1 2 空间填充曲线1 5 3 1 3 旋转的希尔伯特空间填充曲线1 6 i 浙江理工大学硕士学位论文 3 1 3 1 基本思想1 6 3 1 3 2 算法描述1 6 3 1 - 3 3 矩阵连续1 8 3 1 4 傅立叶分析对各种访问路径生成的网点中心分布的验证2 l 3 1 4 1 扫描线访问路径生成的网点中心分布2 2 3 1 4 2 希尔伯特空间填充曲线生成的网点中心分布2 3 3 1 4 3 旋转的希尔伯特空间填充曲线生成的网点中心分布2 3 3 2 抖动矩阵的四方连续处理2 4 3 3 ，j 、l ；言：! ! ； 第四章网点区域确定。2 6 4 1 网点中心间的联系2 6 4 2d e l a u n a y 三角形及v o r o n o i 图2 6 4 3d e l a u n a y 三角形剖分算法2 8 4 3 1 分治算法2 8 4 3 2 生长算法2 8 4 3 3 逐点插入算法2 8 4 4 逐点插入的优化算法2 9 4 4 1 基本思想3 0 4 4 2 逐点插入优化算法流程31 4 4 3 数据结构描述3 2 4 4 3 1 点数据类型3 2 4 4 3 2 边数据类型3 3 4 4 3 2 三角形数据类型3 4 4 4 4 效率分析3 4 4 5 网点的最大填充区域3 5 4 5 1v o r o n o i 图法。3 6 4 5 2 中点法。3 6 第五章网点的灰度填充。二3 8 5 1 理论分析3 8 5 2 基于d e l a u n a y 三角形的灰度填充算法3 9 i i 浙江理工大学硕士学位论文 5 2 ，1 扫描线法确定灰度值3 9 5 2 2 灰度值平均分配4 l 5 2 3 灰度平均分配的算法流程4 3 5 3 生成灰度模板4 4 第六章结论4 7 参考文献4 8 j l i 谢：5 2 l l l - 浙江理工大学硕士学位论文 第一章前言 随着学科的发展以及各学科之间的交叉应用，印刷技术在织物印染中得到了很好的利 用，其改变传统纺织印花工序中的不足，使纺织印染技术向着高性能、多功能、复合化、 智能化方向发展。印花中的加网技术，也称为半色调技术，就来源于印刷行业。 1 1 加网技术 由于大多数硬拷贝输出设备只能输出二值图像，但通常的图像都具有连续色调，所以 在输出设备输出之前要进行一个图像处理过程，使得处理过的二值图像要与原始连续图像 在视觉上相似。卜2 1 ，此过程称为“加网”。近年来，虽然加网技术层出不穷，但大致可以归 为三大类：调幅加网技术、调频加网技术和调幅调频混合加网技术。 1 1 1 调幅加网技术( a m p l i t u d em o d u l a t e ds c r e e n i n g ，a m ) 在传统的半色调处理中，像素的色调用网点面积的大小来表现：像素的色调值越高 ( 亮) ，网点百分比越低；像素的色调值越低( 暗) ，网点百分比越高。从微观上看，半 色调图像是不连续的，但从宏观上，当网点面积发生变化时，根据光的加色原理，人眼视 网膜得到的是网点反射后的综合感觉，即进行半色调处理后的图像在人的视网膜中产生的 综合效果是颜色和层次的逐渐变化。当图像有无数个面积不等的网点组成时，肉眼观察到 的是有明暗层次变化的画面，但这种画面的网点只是改变自身的面积，而没有改变网点在 单位面积内发生的数量1 3 1 ，因此称之为调幅网点，使用这种网点的加网技术则被称之为调 幅加网技术( 如图1 1 ) 。 - - - - - - r _ - - - - ， 图1 1 调幅加网 调幅加网技术是一种根据灰度级调整网点大小来得到视觉上的连续灰度变化的加网 - 1 浙江理工大学硕士学位论文 技术，在它的实际应用中有三个参数十分重要：网点频率、网点形状和网线角度1 4 i 。 1 1 1 1 网点频率( s c r e e nf r e q u e n c y ) 网点频率又称网目线数，它计算单位长度内的网点个数，通常的度量单位是线数每 英寸( 1 p i ) 。在印制过程中，网点频率受到印制设备的分辨率( 以每英寸中所打印的点 数来衡量) 和所能表示的灰度级数的限制，这种限制关系为： 、每英寸中的线数：塑型堡鱼竺坌塑童! 些竺篁苎兰茎竺! 所能表示的灰度级数一1 1 1 1 2 网点形状( d o ts h a p e ) 网点形状指的是网点的几何形状，即网点的边缘形态或5 0 网点所呈现的几何形态。 在传统的半色调处理过程中，网点形状由相应的网屏结构所决定。不同形状的网点除了具 有各自的表现特征以外，在图像复制过程中还有不同变化规律，会产生不同的复制效果， 并影响复制结果的质量。一般而言，传统加网方法使用的网点形状有正方形、圆形、钻石 形( 菱形) 、椭圆形、双点式等。 1 1 1 3 网线角度( s c r e e na n g l e ) 网线角度是调幅加网技术的最后一个参数，是网点中心连线与水平线的夹角。这个参 数的调整依赖于人眼的视觉效果。标准的网线角度是4 5 度( 如图1 1 ) ，因为这个角度会 使大脑产生混乱，使得人眼对行的印象变得模糊( 通常情况下，点还能看得见，但线看不 出来) ，这也是大多数黑白图像的网线角度设在4 5 度的原因。 1 1 2 调频加网技术( f r e q u e n c ym o d u l a t e ds c r e e n ，v m ) 在有限的输出设备分辨率的情况下，调幅加网技术要想表现更多的灰度层次，就要增 大网点，降低加网线数，而网点过大就会导致网点的可见性。后来出现了调频加网技术， 它以输出设备像素为网点的基本大小，改变像素之间的间距，即改变网点分布的疏密程度 来表现图像的灰度层次i 鼬i 。如图1 2 所示，画面是一个个非常小的像素( 直径约为l o 2 0 微米) 的不规则排列，网点密，画面密度高，网点疏，画面密度低，从而再现了原稿的 浓淡层次。网点越小，越能复制出高质量的阶调、色彩和清晰度，其成像的原理类似于细 微的银盐颗粒在菲林片上的沉淀而形成影像，网点细腻，色彩变化柔和，密度高，只要网 2 浙江理工大学硕士学位论文 点足够小，其印刷品与原稿可以相当逼真。而且由于调频加网的网点是随机分布，所以避 免了莫尔花纹帅l 。 图1 2 调频加网 早期的调频加网算法是由b a y e r 和b r y n g d a h l l 8 i 提出的，这些方法与调幅加网相似， 用一个阈值矩阵与图像的灰度值进行比较。 1 1 2 1b a y e r 抖动 早期的调频加网技术是柯达公司的工程师b a y e r 在总结前人的研究结果上提出的 b a y e r 抖动。b a y e r 抖动根据一个预先生成的抖动矩阵独立的量化图像中的每个像素，其 抖动矩阵的生成遵循以下的迭代方式1 9 - 1 0 i ： d 以：l 4 d 2 + d 2 ( 1 , 1 ) u 一，24 d ，2 + d 2 ( 1 ，2 ) u 一，2 l 【4 d 栊4 - d 2 ( 2 ，1 ) u 栊4 d 小+ d 2 ( 2 ，2 ) u 班j 其中n = 2 2 、2 3 、2 4 、2 5 ，玑，：为单位矩阵( 所有元素为1 ) ；。：= l 三爿。 虽然b a y e r 以最小化抖动矩阵内低频成分的出现概率为准则设计抖动矩阵，运算简单、 快速，但b a y e r 抖动的实际应用效果并不理想，所生成半色调含有较强的周期性结构。 i i 2 2 误差扩散 与b a y e r 抖动相比，基于f l o y d 和s t e i n b e r g 的误差扩散算法1 1 1 1 ( 图1 3 ) 则是一种 更好的调频加网技术。误差法把原图像的每个像点的灰度值与阈值相比较，大于阈值的像 点记为白色点，小于阈值的像点记为黑色点，并在像素点灰度值与阈值比较产生半色调点 1 莫尔花纹：两个或两个以上空间周期相差较小的图纹( 如点、线等) 重叠时相互干扰而产生的一种花纹，在印花工艺中 被称为龟纹。 一3 - 浙江理工大学硕士学位论文 的同时，将像素点的灰度值与阈值之间的误差扩散到该点周围的像素点上，使该点的半色 调化误差在最终的结果中表现不明显。如对于一个2 5 6 级灰度的图像，阈值为2 5 6 2 = 1 2 7 ， 有一个像点的灰度为1 5 0 ，经比较知，该点应记为白色，但实际上该点并不是真正的白色， 和白色之间存在的灰度差为2 3 ，将2 3 这个误差按一定的方法分散到该点的周围的像点上， 使得误差对输出结果影响不太显著1 1 2 - 1 5 i 。 图1 3 误差扩散算法 1 1 3 调幅加网技术和调频加网技术的优缺点 调幅加网的优势在于其网点的传递状况较为稳定，网点在印制过程中的扩大相对较 少，工艺技术成熟。调幅加网的缺点也是很明显的，由于网点排列的空间规律性强，即使 没有龟纹出现，单色的网线自身也会对图像形成干扰，损害图像细节的清晰度，多色调幅 网点叠印所形成的“玫瑰斑 也会对图像产生干扰，当原稿图像内部包含一些有规律的细 节时，这些细节有可能与网线干扰，从而产生龟纹。 调频加网由于其网点的空间位置随机性，能够避免调幅加网无法完全克服的龟纹干 扰，提升图像细节的再现质量。然而其缺点也是明显的，调频网点在印制中的扩大较为严 重，导致中间调、暗调颜色变深，层次损失；同时，在图像的亮调处，调频网点大多孤立 出现，容易在制版和印刷传递过程中丢失1 1 6 l ：并且调频加网对设备工艺要求比较高，很难 普及应用。 表1 1 就对调幅加网和调频加网的优缺点做了一些比较： 浙江理工大学硕士学位论文 表1 1 调幅加网和调频加网优缺点比较0 1 7 1 细微层次的表达一+ 平滑的中间调+一 网点扩大( d o t g a i n )+一 印制适性+一 色彩龟纹一+ 实物龟纹 一+ 高保真6 色印刷 一+ 耐印率+一 亮部层次表达 一+ 中间调层次表达+ ，一 暗部层次表达 一+ 1 1 4 调幅调频混合加网技术 混合加网技术则是结合调幅加网和调频加网的优势而开发出来的一种新型加网技术， 将两种加网技术特性结合起来的方法主要有以下几种： ( 1 ) 对不同阶调采用不同的加网技术。例如对1 0 以下的亮调和9 0 0 5 以上的暗调采用 调频加网，而对其他阶调( 1 0 0 5 - - 一9 0 0 5 ) 采用调幅加网。 ( 2 ) 以调频加网为基础，将调幅加网的特性加入其中，使调频网点的面积发生变化， 这类混合型加网技术也称为“二阶调频加网。 ( 3 ) 以调幅加网为基础，使网点中心随机分布，在充分利用调频加网优点的同时， 又保持了调幅网点良好的印刷适性。 图1 4 是利用混合加网技术生成的网点。从图中可以看出，亮调部分和暗调部分与以 往的调频网相同。中间调的网点是模拟随机配置的，与调幅网相同，在网点的个数保持一 定的同时，通过加大各个网点的尺寸实现阶调再现。网点的形状各不相同，位置略呈随机 分布，兼具调幅和调频网点的特性。混合加网的好处是不存在网点角度和方向问题，减少 了低频成分以降低画面颗粒感，减少了高频成分以提高印刷稳定性。所以，混合网点的印 刷适性比调幅网点和调频网点都好。 图1 4 大日本网屏制造公司的f a i r d o t 调幅调频混合加网 1 2 印花中常用的加网方法 在印花行业中，加网技术主要用于云纹制作，是通过网点大小或疏密来表示云纹颜色 的深浅。云纹是一种色彩熏染出不同深浅层次的花纹i 埔l 。云纹有两种类型，一类是从深到 浅过渡的云纹；另一类是由里向外四周逐渐散开的云纹( 也称水迹) 。印花上的云纹，由 于同一种色彩能描绘出层次多、变化多和色彩复杂的花纹，使带云纹的花型或图案显得润 和而轻薄、鲜明而清新。传统的云纹制作首先是通过手工描稿，然后利用照相加网的方法 制作出云纹单色片，再将云纹单色片上网印制，最后在织物上形成彩色云纹图案i 2 1 。2 羽。 1 2 1 照相加网 照相加网的工具是网屏，网屏俗称网目版、网版、网纹版，是制版照相时拍摄网点的 工具。按照材料的不同可分为玻璃网屏和接触网屏。网屏的网线有多种，有直网线、圆环 形网线、点形网线和珠形网线等【l 剐。使用较多的是点形网线，其四边对称，近于方形，遮 盖率在5 0 ，在较高( 高调) 或较低( 低调) 的阶调值范围内，黑、白网点趋于圆形。网屏的 精细度由网屏的线数来表示，即每厘米内的网线数。选用网屏时，要根据原稿的精细程度 以及所印纺织品的类别、性能而定。 浙江理工大学硕士学位论文 2 图1 5 加n n 相 i s l 1 一原稿架2 一原稿3 镜头4 一网屏5 一感光胶片 将原稿输出胶片的时候，如图1 5 所示，在感光时，在胶片前面加上一块网屏。由于 网屏上的网孔有重新分配光通量的作用，通过网孔的光束被分成了与原灰度图像相对应的 微小部分，在胶片上形成了与原灰度图像相对应的大小不同的网点，明部相对应的网点大， 暗部相对应的网点小。用这种网点调的胶片去晒网时，就可以把连续色调对应地转到网版 上。印花时，网点大的地方空白小，能透过的色浆少，印出来的色彩浅；网点小的地方空 白大，能透过的色浆多，印出来的色彩浓，这样就可以准确地反映原稿的连续色调l l 引。 1 2 2 数字加网 数字加网大体上和传统加网相似，在数字加网技术中用计算机代替了胶片和半色调网 屏，将数字连续图像采用数字图像处理技术“搅乱”其像素，从而创建半色调。在计算机 辅助印花分色系统中，首先通过云纹分色、云纹提取、云纹生成等手段形成连续色调云纹 彩稿或灰度图像，然后利用加网技术将其转换成二值的半色调图像，由激光照排机输出制 成云纹单色片 2 0 - 2 2 l 。 数字加网技术普遍采用加网阈值矩阵来生成网点，加网时首先根据工艺需求制作一个 阈值矩阵，然后将某图像点的灰度值与阈值矩阵相应位置的阈值进行比较。若图像点灰度 值大于或等于矩阵点数值，则在胶片上纪录该点，否则不纪录该剧矧。图1 6 给出了图像 经阈值矩阵加网后生成胶片所用图案的过程。 浙江理工大学硕士学位论文 1 3 1 莫尔花纹产生机理 图1 7 莫尔花纹 我们以图1 8 所示的长光栅为例介绍莫尔花纹产生机理。 将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的夹角，这 样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的花纹，称为莫尔花纹，如图1 8 所示。 莫尔花纹是基于光的干涉效应产生的格i 。 ( a ) 图1 8 ( a ) 莫尔花纹 1 3 2 莫尔花纹产生的因素 ( b ) ( b ) 横向莫尔花纹的距离 产生莫尔花纹的原因有很多，也很复杂，但主要有以下几种： ( 1 ) 同一色的网点之间，特别是多色印制或四色印制各色版网点之间会发生干涉， 形成莫尔花纹。 ( 2 ) 各色网点与丝网网丝之间的干涉形成另一种形式的莫尔花纹，这种莫尔花纹在 9 丝网上的分布能 ( 3 ) 在不平整且有规则变化的承印物上印制时，莫尔花纹出现的机率就很大，由于 刮刀压力较小时，油墨只能沉积到凸起部分，而不会落到凹下部分，网点结构将产生变形， 这时就容易出现莫尔花纹。 ( 4 ) 图像中包含有与网屏图案相干扰的矩形图案( 如织物或数字化底纹) 。 1 3 3 莫尔花纹的避免 莫尔花纹是印花中十分敏感的话题，它对印品的质量影响很大，相比网点的增益、丢 失这些现象，莫尔花纹对图案的破坏性是最大的。它可以使图像呈带状、线状、棋盘状、 宝石状花纹或者导致图像色调偏差；它可能遍布整个图案，也可能集中在某一特定的区域， 破坏图像的整体效果。并且由于织物组织结构的特殊性，相比印刷工艺，在织物上进行印 花时就更容易出现莫尔花纹。所以如何减少或消除莫尔花纹，成了传统印花工艺中着重研 究的问题。现今解决这个问题的办法主要有以下几种： ( 1 ) 尽量减少加网线数，采用较大网点印制，从而可以减少刮板压力。 ( 2 ) 采用不同的角度来印刷四个单色片，靠角度的扭转来避免莫尔花纹的产生，这 种方法对定位的要求很高1 2 7 1 。 ( 3 ) 改变网点的分布规律，采用蜂窝系列、n 系列等网型。 但即使利用上述方法，莫尔花纹也是不可能完全被控制的，因为不管怎样认真仔细地 处理每一个步骤，关键是存在着太多可能引起莫尔花纹的因素，并且其中一部分因素是无 法控制的。 所以必须从根本上来避免莫尔花纹的产生，由于莫尔花纹从根本上来说是由于重叠的 规则图案( 织物组织、丝网和多套调幅网屏) 之间的干涉引起的，对于织物印花来说，只 有采用调频网或调频调幅混合型网代替目前常用的常规调幅网，才能从根本上来避免莫尔 花纹。 1 4 传统印花对加网的要求 ( 1 ) 加网后的结果要避免莫尔花纹现象的产生。 ( 2 ) 加网算法的效率比较高，才能满足印花工艺实时性的要求。 ( 3 ) 具有良好的工艺适应性。工艺适应性是指加网结果能够很容易地印制在织物上， 印在织物上的图案与加网结果的一致性较好，误差比较小。 - l o 浙江理工大学硕士学位论文 2 1 课题的研究意义 第二章课题的研究意义和主要的工作内容 一直以来，国内外印花纺织品在市场上比较流行，而今我国已加入世贸组织，加快了 推进全球经济一体化的进程。我国的贸易将逐步与国际接轨，纺织印染业技术水平将很快 向国际先进技术发展，而印花织物在目前的外贸出口中呈上升趋势，品种也在不断翻新， 销售势头看好。在纺织品印染行业中，印花技术发展比较迅速，新型的印花技术层出不穷， 但是由于传统印花技术具有高效率，低成本的特点，其地位还是不可代替的。传统印花工 艺流程如图2 1 所示： 图2 1 传统印花工艺流程 在整个流程中，发胶片、制网是费时又费钱的一步，分色和加网的质量对打小样至关 重要。如果小样不理想，那么需要重复分色( 调整某套色) 、加网、发胶片、制网、打小 样。并且因为在印花时，两种色叠印得到的第三色，具有很大的不确定性，所以加网类型 和参数的选择对印花结果至关重要。如果选择不正确的话，就容易产生莫尔花纹。 在后来发展起来的调频加网技术中，因网点是随机产生的，所以不会产生莫尔花纹， 但在传统印花中，由于其工艺的特殊性，调频加网技术并没有得到广泛的应用，但在数码 印花中却得到了很好的应用。数码印花技术作为一门新兴的技术，把印刷和印染的特性很 好地结合起来，使数码印花技术在新的世纪显示出其无与伦比的性能，在各个领域都大放 异彩。但进入2 0 0 6 年，伴随全球经济贸易一体化的到来，纺织企业面临着巨大压力和挑 战。对内面临纺织行业生产能力迅速扩张带来的无序竞争和价格战，使企业利润空间一压 再压：对外面临欧美等国家贸易壁垒的冲击，使企业步履艰难。企业虽然可以通过使用数 码印花机来提高产品品质，但由于数码印花墨水的成本比较高，速度慢，不能满足大批量 生产的要求；大批量生产还是只能通过传统的印花方法实现。但由于调频加网对设备及后 11 浙江理工大学硕士学位论文 续工序的要求较高，现在的传统印花仍然普遍使用调幅加网，所以如何避免莫尔花纹的问 题仍然存在。 数字加网技术是基于人眼的视觉特性和图像的成色特性，利用数学、计算机等工具， 在二值设备或有限灰度级设备上实现图像再现的一门技术，是将连续调图像经过处理后再 输出，以实现图像阶调再现的基础性研究。目前，已经提出了许多不同的数字加网算法及 对已有的算法进行改进，但大多数都是基于高精度打印设备，基于传统印花工艺的数字加 网算法比较少。 所以，本论文提出一种基于传统印花行业的数字加网技术，从根本上避免了莫尔花纹 的产生。 2 2 本课题的工作内容 1 了解加网技术的历史和国内外发展的现状，对调频、调幅和调频调幅混合三种加网 技术的优缺点进行分析比较。熟悉印花工艺流程，研究加网技术在印花中应用，并分析其 特点和存在的缺陷。分析印花工艺中的莫尔花纹产生的原因和根本影响因素，从而总结出 印花工艺对加网技术的要求。 2 为了避免莫尔花纹的产生，研究网点中心随机分布的生成算法。根据传统印花工艺 对网点中心分布的要求，通过对不同访问路径生成的网点中心进行傅立叶分析，选择合适 的抖动矩阵访问路径。 3 对生成的网点中心进行d e l a u n a y 三角化，以确定网点最大的覆盖区域，并优化 d e l a u n a y 三角剖分算法，进一步提高运算速度，满足实时性的加网要求。对两种基于 d e l a u n a y 三角形的灰度填充区域确定方法，进行分析和比较，选择适合于印花实际生产的 方法。 4 以d e l a u n a y 三角形为单位对网点进行灰度填充。为了保证灰度值达到2 5 6 阶，并 均匀分布，我们确定了三角形内所有点的灰度值之后，进行灰度值重新分配操作，以保证 输出的图像有较接近原图的主观灰度分布。 5 把