基于MATLAB 的海南黎錦圖案元素處理技術(shù)研究

陳林川　馮杰　林明　周玉萍

摘要：黎錦是黎族人民的織錦，黎錦圖案是黎族人民通過(guò)工具織繡出來(lái)的，代表了黎族文化和歷史。黎錦技藝這一極富民族特色的技藝正面臨著滅絕。拯救民族文化，利用科技手段對(duì)黎錦圖案進(jìn)行數(shù)字化研究是歷史賦予我們的使命。文本對(duì)收集到的黎錦圖案進(jìn)行處理，以MATLAB為研究工具，研究黎錦圖案特征，提取黎錦圖案元素、調(diào)整圖案元素顏色、對(duì)圖案元素進(jìn)行重構(gòu)、生成新的黎錦圖案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用MATLAB完成黎錦圖案元素的提取與重構(gòu)，方法可行。

關(guān)鍵詞：黎錦；圖案元素；處理技術(shù)；MATLAB

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）13-0206-03

Abstract： Li brocade is the li national brocade. Li brocade patterns is weaving through needlepoint tool by li national people， it represents the Li culture and history. Li brocade technique， the extremely rich national characteristics of the arts are facing extinction. To save the national culture， Li brocade patterns are studied by using means of science and technology： digital technology is our historical mission. This paper studies the collected li brocade patterns of processing. MATLAB as research tools， research Li brocade design characteristics， extracting Li brocade design elements， adjust the design elements of color， to reconstruct the design elements， generate new Li brocade pattern. The experimental results show that the use of MATLAB to complete Li brocade design element extraction and reconstruction， the method is feasible.

Key words： Li brocade； design elements； processing technology； MATLAB

1概述

黎錦圖案是黎族婦女根據(jù)生活中的所見、所聞的生活場(chǎng)景經(jīng)過(guò)抽象、加工后，織繡在錦上的一幅幅具有民族特色的圖案，在海南黎族文化中，黎錦占據(jù)較為重要的角度，黎錦圖案具有一定的歷史和文化內(nèi)涵。黎錦圖案按黎族方言來(lái)分，可分為五大方言圖案：哈方言圖案、賽方言圖案、杞方言圖案、潤(rùn)方言圖案、美孚方言圖案[1]。各方言的圖案由于受到各種因素的影響，比如環(huán)境、生活習(xí)俗、宗教、教育、文化等，使它們?cè)谝欢ǔ潭纫灿兴町悺５@些圖案的共性是都表現(xiàn)了黎族人民的價(jià)值觀和人生觀。圖案顯示出了黎族人民的生活習(xí)俗。黎族是一個(gè)沒有文字的民族。幾千年來(lái)通過(guò)黎族婦女們口傳身授的方式對(duì)黎錦技藝加以傳承至，目前該項(xiàng)技藝已瀕臨滅絕。國(guó)家為拯救這一民族技藝，正在采取相應(yīng)措施，并推出一系列的拯救項(xiàng)目和措施。所以，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)研究黎錦圖案，為失為傳承黎族民族文化的一個(gè)有力舉措。

2 黎錦圖案

黎錦圖案多種多樣，而多樣的圖案來(lái)源于生活，黎族人民把對(duì)大自然的熱愛、美好的生活的憧憬、健康長(zhǎng)壽的身體的美好的向往都織在了黎錦圖案上面。黎錦圖案可分為人形紋、植物紋、動(dòng)物紋、生活場(chǎng)景紋、幾何形紋樣及由漢字組成的圖案[2]，圖案中最常見的顏色是黑、紅、黃、綠、白等幾種[3]。其中黑色或者深藍(lán)為主色調(diào)，其他幾種為輔助色彩，色彩的顏色也有深淺區(qū)別。圖1給出了幾種黎錦圖案示例。

2.1 黎錦圖案的發(fā)展歷史

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，黎錦就被稱為“吉貝布”記載在史書上。漢武帝時(shí)期，根據(jù)《后漢書·南寶西南夷列傳》的記載，黎錦已負(fù)盛名。南宋時(shí)期，黃道婆悉心向黎族人民學(xué)習(xí)黎錦的紡織技術(shù)并將技術(shù)傳播到江浙和中原。清明時(shí)期，黎錦織錦技藝展現(xiàn)出華美高雅的嶄新格調(diào)，經(jīng)過(guò)黎族人民不斷的琢磨、探索和實(shí)踐，黎錦圖案的紋樣也越來(lái)越多姿多彩，越來(lái)越鮮麗。黎錦圖案是黎族婦女把日常的生活、所見所聞轉(zhuǎn)換為抽象的符號(hào)、圖形等通過(guò)織錦的技術(shù)織出來(lái)的圖案，有著巨大的歷史、人文價(jià)值[4]。根據(jù)黎錦的發(fā)展歷史，可以看出黎族人民的辛苦耐勞以及智慧，顯示了黎族人民的創(chuàng)新才能和高超的織錦技術(shù)，包含著豐富的歷史內(nèi)涵，同時(shí)也映射了黎錦棉紡織技術(shù)在當(dāng)時(shí)占有著重大的歷史地位[5]。

2.2 黎錦圖案重構(gòu)意義

黎錦圖案重構(gòu)生成技術(shù)的研究過(guò)程中，可以運(yùn)用多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本次研究主要運(yùn)用了MATLAB完成了提取黎錦圖案元素并對(duì)其進(jìn)行各種變換、組合、重構(gòu)，形成了獨(dú)具特色、富有創(chuàng)新意義的新的黎錦圖案，這些黎錦圖案不僅保留了原有黎錦圖案的特點(diǎn)，而且在原有基礎(chǔ)上又有所突破和創(chuàng)新，這將對(duì)海南黎錦圖案的發(fā)展與傳承具有重要的意義，是使海南黎錦走向更好傳承和發(fā)展的新動(dòng)力，在研究中繼承，在傳承中創(chuàng)新。

3 MATLAB對(duì)黎錦圖案處理技術(shù)

3.1 研究工具M(jìn)ATLAB

MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的數(shù)學(xué)軟件，是一種交互系統(tǒng)，其中的基本數(shù)據(jù)元素是矩陣，又被稱為是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”。MATLAB的應(yīng)用范圍很廣，如：數(shù)學(xué)和計(jì)算，算法開發(fā)，數(shù)據(jù)獲取，建模、仿真和原型設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)分析、研究和可視化、應(yīng)用開發(fā)，包括構(gòu)建圖形用戶界面[6]。

本次研究中主要運(yùn)用MATLAB 7.0圖像處理技術(shù)，對(duì)黎錦圖案進(jìn)行顏色、亮度的調(diào)整及對(duì)圖案的重構(gòu)與生成。MATLAB 7.0擁有數(shù)值計(jì)算能力、繪圖功能、交互功能。MATLAB的GUI圖形界面處理的操作簡(jiǎn)單，用窗口的形式使人容易操作。

3.2 圖形用戶界面

MATLAB的GUI為開發(fā)者提供了一個(gè)不脫離MATLAB的開發(fā)環(huán)境，有助于MATLAB程序的GUI集成。MATLAB的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境（Graphical User Interface Development Environment，GUIDE），以M-文件中輸入一些模塊的代碼，實(shí)現(xiàn)模塊的功能。在圖形布局區(qū)域內(nèi)繪制出模塊，這些工具大大簡(jiǎn)化了GUI設(shè)計(jì)和生成的過(guò)程。

本論文圖形用戶界面中模塊：圖像的打開、保存和退出、圖像的截圖、圖像的旋轉(zhuǎn)、放大和縮小、圖像的亮度和gramme值、RGB顏色的調(diào)整、對(duì)比度、圖像的合成[7]。

通過(guò)以上的功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)圖像進(jìn)行提取，圖像亮度的變化調(diào)節(jié)，圖像RGB顏色的調(diào)整，圖像的變形、多張圖像的合成。將處理前的圖像和處理后的圖像進(jìn)行對(duì)比，襯托出圖像的變化，然后將變化后的圖像進(jìn)行保存。

圖像的每個(gè)功能的代碼是在回調(diào)函數(shù)（Callback函數(shù)）里面填寫的，即打開了圖形用戶界面的M文件，在M文件里面根據(jù)每一個(gè)模塊編寫相應(yīng)的代碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。

3.3 圖像元素的提取

首選打開預(yù)處理好的圖像，通過(guò)對(duì)話框的形式來(lái)選擇文件，函數(shù)調(diào)用格式為：

[name1，path1]=uigetfile（{'*.jpg'；'*.bmp'；'*.tif'；'*.*'}）通過(guò)imread函數(shù)讀取圖像數(shù)據(jù)并賦值給handles.img。

使用截圖的方法對(duì)圖像進(jìn)行提取。首先，單擊編輯/截圖，然后將鼠標(biāo)放在要截圖的圖像上面，拖動(dòng)鼠標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)矩形框，在矩形框的四個(gè)點(diǎn)上面拖動(dòng)從而可以改變要截取的圖像的大小，截取的圖像在右框中顯示，單擊菜單中的保存按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的保存。函數(shù)調(diào)用的格式：

y=imcrop（handles.img）；

圖像元素的提取操作如圖2所示：

保存圖案，函數(shù)調(diào)用格式：

[name2，path2]=uiputfile（{'*.jpg'；'*.bmp'；'*.tif'；'*.*'}，'保存'，'untitled.jpg'）；

用imwrite函數(shù)，把數(shù)據(jù)存到指定的文件。

3.4 圖像顏色的調(diào)整

界面中對(duì)圖像的顏色的調(diào)整主要包括亮度和gramma值、對(duì)比度、RGB顏色調(diào)整，自函數(shù)的使用如下：

1）亮度和gramma值：通過(guò)調(diào)整滑動(dòng)條的數(shù)值來(lái)改變亮度，調(diào)用函數(shù)imadjust，調(diào)用格式如下：

g=imadjust（f，[o handles.beta]，[0 1]，handles.gm）

此函數(shù)將f的灰度值映像到g中的新值，即將0到handles.beta之間的值映射到0與1之間的值。輸入圖像應(yīng)屬于uint8、uint16或double類。輸出圖像應(yīng)和輸入圖像應(yīng)屬于同一類。

獲取滑動(dòng)條參數(shù)的代碼調(diào)用格式如下：

handles.beta=get（handles.ld，value）；

handles.gm=get（handles.gamma，value）；

2）對(duì)比度：在對(duì)比度的按鈕組中有“增強(qiáng)”、“減弱”按鈕。

單擊“增強(qiáng)”按鈕，在彈出的對(duì)話框中輸入你想要增強(qiáng)圖像對(duì)比度的數(shù)值。

同理，單擊“減弱”按鈕，在彈出的對(duì)話框中輸入你想要減弱圖像對(duì)比度的數(shù)值[12]。

3）RGB顏色調(diào)整：R、G、B分別表示圖像的紅色、綠色、藍(lán)色。本文中通過(guò)調(diào)節(jié)R、G、B滑動(dòng)條的數(shù)值來(lái)改變圖像的顏色，調(diào)整范圍在0到1之間。拖動(dòng)滑動(dòng)條，可以看到R、G、B的軸的圖像的顏色逐漸變化。本文通過(guò)cat函數(shù)聯(lián)接R，G，B數(shù)組，參數(shù)代碼調(diào)用如下：

如圖3所示：從左到右依次為：原圖、調(diào)整后的圖、R調(diào)節(jié)的圖、G調(diào)節(jié)的圖、B調(diào)節(jié)的圖。

3.5 圖像的變換

本界面中對(duì)圖像的變換主要用到了圖像的放大和縮小、圖像旋轉(zhuǎn)（包括上下旋轉(zhuǎn)、左右旋轉(zhuǎn)、任意旋轉(zhuǎn)），圖像旋轉(zhuǎn)，一般是以圖像中心為原點(diǎn)，圖像繞著圖像的原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。

上下旋轉(zhuǎn)：即垂直旋轉(zhuǎn)，調(diào)用flipud函數(shù)，如圖5所示。

左右旋轉(zhuǎn)：即水平旋轉(zhuǎn)，調(diào)用fliplr函數(shù)，如圖6所示。

任意旋轉(zhuǎn)：用imrotate函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的任意旋轉(zhuǎn)。在彈出的對(duì)話框中輸入想要旋轉(zhuǎn)的角度。

放大和縮?。杭锤淖儓D像的大小。函數(shù)調(diào)用代碼：

y=imresize（f， n， method）；

其中，參數(shù)method用于指定插值的方法，n指原圖放大或縮小的倍數(shù)，f指原圖。

3.6 圖像的重構(gòu)與生成

本界面中對(duì)圖像的合成的方法是通過(guò)按鈕的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。合成指的是將多幅圖對(duì)應(yīng)的像素值相間，本文研究所做實(shí)驗(yàn)中有合成1、合成2。當(dāng)點(diǎn)擊按鈕時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇自己所需要用到的圖像，單擊打開按鈕，會(huì)在處理后的圖標(biāo)處顯示合成后的圖像。之后進(jìn)行合成。圖像的合成效果如圖7、圖8所示。當(dāng)要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)按鈕時(shí)，要修改一定的代碼，便可以將很多張圖片進(jìn)行重新組合。只有當(dāng)圖片大小一樣時(shí)，才可以進(jìn)行疊加。疊加圖像將作為研究小組的下一個(gè)研究?jī)?nèi)容。

4 結(jié)束語(yǔ)

本論文主要運(yùn)用MATLAB數(shù)字圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了圖像的重構(gòu)與生成。圖像的提取技術(shù)，使用截圖的方式進(jìn)行提取，簡(jiǎn)單方便，也完成了圖像的拼接，實(shí)驗(yàn)基本達(dá)到了預(yù)期效果。下一步的研究將考慮利用MATLAB數(shù)字圖像處理軟件，嘗試對(duì)圖像進(jìn)行疊加處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董亞玲.方言支系不同 黎錦風(fēng)格各異[EB/OL].http：//lizu.baike.com/article-1297957.html.

[2] 林茜.黎錦圖案分類比較[J].大眾文藝，2011（21）：202-204.

[3] 袁琳.淺談黎錦圖案的用色特點(diǎn)[J].美與時(shí)代：中，2012（8）：71.

[4] 海南民族工藝品.黎錦的歷史[EB/OL].http：//www.douban.com/note/209479207/.

[5] 韓馨嫻. 黎錦的保護(hù)與傳承現(xiàn)狀研究[D].北京：北京服裝學(xué)院，2013.

[6] 張博夫，梁凱琦.MATLAB環(huán)境下的數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)入門[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008（1）： 52-53，116.

[7] 李磊.基于MATLAB GUI的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].成都：成都理工大學(xué)，2012.