基于MATLAB 的海南黎锦图案元素处理技术研究

    陈林川　冯杰　林明　周玉萍

    

    

    

    摘要：黎锦是黎族人民的织锦，黎锦图案是黎族人民通过工具织绣出来的，代表了黎族文化和历史。黎锦技艺这一极富民族特色的技艺正面临着灭绝。拯救民族文化，利用科技手段对黎锦图案进行数字化研究是历史赋予我们的使命。文本对收集到的黎锦图案进行处理，以MATLAB为研究工具，研究黎锦图案特征，提取黎锦图案元素、调整图案元素颜色、对图案元素进行重构、生成新的黎锦图案。实验结果表明，利用MATLAB完成黎锦图案元素的提取与重构，方法可行。

    关键词：黎锦；图案元素；处理技术；MATLAB

    中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：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

    黎锦图案是黎族妇女根据生活中的所见、所闻的生活场景经过抽象、加工后，织绣在锦上的一幅幅具有民族特色的图案，在海南黎族文化中，黎锦占据较为重要的角度，黎锦图案具有一定的历史和文化内涵。黎锦图案按黎族方言来分，可分为五大方言图案：哈方言图案、赛方言图案、杞方言图案、润方言图案、美孚方言图案[1]。各方言的图案由于受到各种因素的影响，比如环境、生活习俗、宗教、教育、文化等，使它们在一定程度也有所差异。但这些图案的共性是都表现了黎族人民的价值观和人生观。图案显示出了黎族人民的生活习俗。黎族是一个没有文字的民族。几千年来通过黎族妇女们口传身授的方式对黎锦技艺加以传承至，目前该项技艺已濒临灭绝。国家为拯救这一民族技艺，正在采取相应措施，并推出一系列的拯救项目和措施。所以，利用计算机技术研究黎锦图案，为失为传承黎族民族文化的一个有力举措。

    2 黎锦图案

    黎锦图案多种多样，而多样的图案来源于生活，黎族人民把对大自然的热爱、美好的生活的憧憬、健康长寿的身体的美好的向往都织在了黎锦图案上面。黎锦图案可分为人形纹、植物纹、动物纹、生活场景纹、几何形纹样及由汉字组成的图案[2]，图案中最常见的颜色是黑、红、黄、绿、白等几种[3]。其中黑色或者深蓝为主色调，其他几种为辅助色彩，色彩的颜色也有深浅区别。图1给出了几种黎锦图案示例。

    2.1 黎锦图案的发展历史

    春秋战国时期，黎锦就被称为“吉贝布”记载在史书上。汉武帝时期，根据《后汉书·南宝西南夷列传》的记载，黎锦已负盛名。南宋时期，黄道婆悉心向黎族人民学习黎锦的纺织技术并将技术传播到江浙和中原。清明时期，黎锦织锦技艺展现出华美高雅的崭新格调，经过黎族人民不断的琢磨、探索和实践，黎锦图案的纹样也越来越多姿多彩，越来越鲜丽。黎锦图案是黎族妇女把日常的生活、所见所闻转换为抽象的符号、图形等通过织锦的技术织出来的图案，有着巨大的历史、人文价值[4]。根据黎锦的发展历史，可以看出黎族人民的辛苦耐劳以及智慧，显示了黎族人民的创新才能和高超的织锦技术，包含着丰富的历史内涵，同时也映射了黎锦棉纺织技术在当时占有着重大的历史地位[5]。

    2.2 黎锦图案重构意义

    黎锦图案重构生成技术的研究过程中，可以运用多种技术实现，本次研究主要运用了MATLAB完成了提取黎锦图案元素并对其进行各种变换、组合、重构，形成了独具特色、富有创新意义的新的黎锦图案，这些黎锦图案不仅保留了原有黎锦图案的特点，而且在原有基础上又有所突破和创新，这将对海南黎锦图案的发展与传承具有重要的意义，是使海南黎锦走向更好传承和发展的新动力，在研究中继承，在传承中创新。

    3 MATLAB对黎锦图案处理技术

    3.1 研究工具MATLAB

    MATLAB是美国MathWorks公司出品的数学软件，是一种交互系统，其中的基本数据元素是矩阵，又被称为是“矩阵实验室”。MATLAB的应用范围很广，如：数学和计算，算法开发，数据获取，建模、仿真和原型设计，数据分析、研究和可视化、应用开发，包括构建图形用户界面[6]。

    本次研究中主要运用MATLAB 7.0图像处理技术，对黎锦图案进行颜色、亮度的调整及对图案的重构与生成。MATLAB 7.0拥有数值计算能力、绘图功能、交互功能。MATLAB的GUI图形界面处理的操作简单，用窗口的形式使人容易操作。

    3.2 图形用户界面

    MATLAB的GUI为开发者提供了一个不脱离MATLAB的开发环境，有助于MATLAB程序的GUI集成。MATLAB的图形用户界面开发环境（Graphical User Interface Development Environment，GUIDE），以M-文件中输入一些模块的代码，实现模块的功能。在图形布局区域内绘制出模块，这些工具大大简化了GUI设计和生成的过程。

    本论文图形用户界面中模块：图像的打开、保存和退出、图像的截图、图像的旋转、放大和缩小、图像的亮度和gramme值、RGB颜色的调整、对比度、图像的合成[7]。

    通过以上的功能，可以实现对对图像进行提取，图像亮度的变化调节，图像RGB颜色的调整，图像的变形、多张图像的合成。将处理前的图像和处理后的图像进行对比，衬托出图像的变化，然后将变化后的图像进行保存。

    图像的每个功能的代码是在回调函数（Callback函数）里面填写的，即打开了图形用户界面的M文件，在M文件里面根据每一个模块编写相应的代码，实现对应的功能。

    3.3 图像元素的提取

    首选打开预处理好的图像，通过对话框的形式来选择文件，函数调用格式为：

    [name1，path1]=uigetfile（{'*.jpg'；'*.bmp'；'*.tif'；'*.*'}）通过imread函数读取图像数据并赋值给handles.img。

    使用截图的方法对图像进行提取。首先，单击编辑/截图，然后将鼠标放在要截图的图像上面，拖动鼠标，会出现一个矩形框，在矩形框的四个点上面拖动从而可以改变要截取的图像的大小，截取的图像在右框中显示，单击菜单中的保存按钮实现对图像的保存。函数调用的格式：

    y=imcrop（handles.img）；

    图像元素的提取操作如图2所示：

    保存图案，函数调用格式：

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

    用imwrite函数，把数据存到指定的文件。

    3.4 图像颜色的调整

    界面中对图像的颜色的调整主要包括亮度和gramma值、对比度、RGB颜色调整，自函数的使用如下：

    1）亮度和gramma值：通过调整滑动条的数值来改变亮度，调用函数imadjust，调用格式如下：

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

    此函数将f的灰度值映像到g中的新值，即将0到handles.beta之间的值映射到0与1之间的值。输入图像应属于uint8、uint16或double类。输出图像应和输入图像应属于同一类。

    获取滑动条参数的代码调用格式如下：

    handles.beta=get（handles.ld，value）；

    handles.gm=get（handles.gamma，value）；

    2）对比度：在对比度的按钮组中有“增强”、“减弱”按钮。

    单击“增强”按钮，在弹出的对话框中输入你想要增强图像对比度的数值。

    同理，单击“减弱”按钮，在弹出的对话框中输入你想要减弱图像对比度的数值[12]。

    3）RGB颜色调整：R、G、B分别表示图像的红色、绿色、蓝色。本文中通过调节R、G、B滑动条的数值来改变图像的颜色，调整范围在0到1之间。拖动滑动条，可以看到R、G、B的轴的图像的颜色逐渐变化。本文通过cat函数联接R，G，B数组，参数代码调用如下：

    如图3所示：从左到右依次为：原图、调整后的图、R调节的图、G调节的图、B调节的图。

    3.5 图像的变换

    本界面中对图像的变换主要用到了图像的放大和缩小、图像旋转（包括上下旋转、左右旋转、任意旋转），图像旋转，一般是以图像中心为原点，图像绕着图像的原点旋转一个角度。

    上下旋转：即垂直旋转，调用flipud函数，如图5所示。

    左右旋转：即水平旋转，调用fliplr函数，如图6所示。

    任意旋转：用imrotate函数来实现图像的任意旋转。在弹出的对话框中输入想要旋转的角度。

    放大和缩小：即改变图像的大小。函数调用代码：

    y=imresize（f， n， method）；

    其中，参数method用于指定插值的方法，n指原图放大或缩小的倍数，f指原图。

    3.6 图像的重构与生成

    本界面中对图像的合成的方法是通过按钮的形式来实现的。合成指的是将多幅图对应的像素值相间，本文研究所做实验中有合成1、合成2。当点击按钮时，出现一个对话框，在对话框中选择自己所需要用到的图像，单击打开按钮，会在处理后的图标处显示合成后的图像。之后进行合成。图像的合成效果如图7、图8所示。当要创建多个按钮时，要修改一定的代码，便可以将很多张图片进行重新组合。只有当图片大小一样时，才可以进行叠加。叠加图像将作为研究小组的下一个研究内容。

    4 结束语

    本论文主要运用MATLAB数字图像处理技术，实现了图像的重构与生成。图像的提取技术，使用截图的方式进行提取，简单方便，也完成了图像的拼接，实验基本达到了预期效果。下一步的研究将考虑利用MATLAB数字图像处理软件，尝试对图像进行叠加处理。

    参考文献：

    [1] 董亚玲.方言支系不同 黎锦风格各异[EB/OL].http：//lizu.baike.com/article-1297957.html.

    [2] 林茜.黎锦图案分类比较[J].大众文艺，2011（21）：202-204.

    [3] 袁琳.浅谈黎锦图案的用色特点[J].美与时代：中，2012（8）：71.

    [4] 海南民族工艺品.黎锦的历史[EB/OL].http：//www.douban.com/note/209479207/.

    [5] 韩馨娴. 黎锦的保护与传承现状研究[D].北京：北京服装学院，2013.

    [6] 张博夫，梁凯琦.MATLAB环境下的数字图像处理实验入门[J]. 实验科学与技术，2008（1）： 52-53，116.

    [7] 李磊.基于MATLAB GUI的数字图像处理系统设计[D].成都：成都理工大学，2012.