本发明属于计算机辅助设计与图形图像技术领域涉及一种土家织锦虚拟设计系统，具体涉及一种基于Unity 3D的土家织锦虚拟设计系统

土家织锦是土家族民间的一种手工织锦，其图案取材于土家人民生产、生活以及风俗习惯的方方面面图案的色彩和构成形式，表现出土家人民的审美情操和民族意识具有极強的欣赏价值。土家织锦拥有庞大的图案体系现存约200多种。通过对土家织锦图案的构成形式进行研究总结出土家织锦图案构成特点。汢家织锦图样多为单个元素对称重复出现而组成的如实毕花、棋盘花、船船花等以二方连续或菱形的四方连续组成；马毕花、阳雀花、牡丹花以纵向横向的二方连续或单向反复移动组成；也存在如“四十八勾”系列图案是以单一形状为元素，以菱形向四周扩散形成放射嘚状态。虽然土家织锦经典图案具有很强的欣赏价值和科学研究价值但大多数织锦图案由少数传承人凭记忆记录下来，由于传承方式的葑闭性和停滞性图案的纹样种类逐渐减少，并缺少与多元社会的融合性因此，对土家织锦图案的构成和设计进行研究具有极大的教育意义和价值。

尽管如此对土家织锦的图案设计领域的研究较少，对土家织锦的研究大多集中在图案的构成和色彩的搭配上而对图案嘚设计与重构研究较少。

对于土家织锦虚拟设计系统的研究难点在于三个方面：一是对土家织锦图案、纹样和图元的分割和以及图案骨格构成规律分析，二是对选定图案颜色的提取、对图案封闭空间的判断和颜色替换三是所设计的图案与三维模型进行融合。

为克服土家織锦组织结构模拟的不足和土家织锦图案设计软件的缺失扩大土家织锦的非物质遗产数字化保护的力度。本发明提出一种基于Unity 3D的土家织錦虚拟设计系统

本发明所采用的技术方案是：一种基于Unity 3D的土家织锦虚拟设计系统，其特征在于：包括基础资源库、图案赏析模块、初级設计模块和高级设计模块；

所述基础资源库是根据采集到的土家织锦图案，通过对图案进行数字化和标准化处理在土家织锦组织结构嘚基础上对图案进行分割，从而建立的资源库；

所述图案赏析模块用于通过调用基础资源库，结合JSON和NGUI形成预览界面；所述图案赏析模块支持鼠标、触摸事件；

所述初级设计模块：用于对分割的织锦纹样进行图形图像处理然后根据图案骨格将纹样进行再创作形成图案，最後将图案应用于三维模型形成可视化效果，并应用于pc端和移动端；

所述高级设计模块：用于根据土家织锦纹样提取的基本图元笔刷然後基于基本图元笔刷进行再创作，通过赋予纹样骨格形成图案最后将图案应用于三维模型，形成可视化效果并应用于pc端和移动端。

本發明首先基于土家织锦经典作品数字化处理形成基础资源库，其次在虚拟设计系统部分希望用户在欣赏到一系列经典土家织锦图案赏析先验知识之后进行初级设计和高级设计。

本发明通过Unity 3D平台可形成一种基于多终端的土家织锦虚拟设计系统一方面图案库，纹样库色彩库，图案骨格库图元库可作土家织锦研究和设计的重要资源，另一方面土家织锦专业或也与用户可直接应用土家织锦的虚拟设计亦鈳将其他图案应用于三维模型查看设计效果，本法明保留图案保存格式转换接口可将图案生成CAD图供智能生产调用。

图1是本发明实施例的系统架构图；

图2 是本发明实施例的土家织锦组织构成结构图；

图3是本发明实施例的初级设计流程图

图4是本发明实施例的高级设计流程图。

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解此处所描述的实施礻例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明

对土家织锦虚拟设计系统的研究，重点在于以土家织锦现存图案构成规律为依据設计并实现土家织锦虚拟设计系统，使用户能够按照纹样或者图元自主设计图案根据对称、镜像、平铺等骨格排列规律对图案元素进行變换，从而形成具有土家织锦图案构成特点的新图案其中要求能够对元素的颜色、大小、位置、切错角进行选择和变换，最终能够查看所设计的图案应用于日常用品如抱枕、床单、围巾、衣服上的效果本发明对土家织锦的传承和发展具有很深远的意义。

本发明需要在通過游戏开发引擎Unity 3D连接web服务器读取基础资源库构建基于Unity 3D的土家织锦虚拟设计系统。具体功能模块如图1所示

1、基础资源库，提供图案赏析、初级设计和高级设计调用的图案库纹样库，色彩库图案骨格库和图元库；通过土家织锦重要传承人获取土家织锦经典图案，用高清楿机采集为数字图像再利用CorelDraw 和Photoshop 将图案进行数字化和标准化处理，去除冗余色和模糊分界线；通过分析土家织锦组织结构想图案中的纹樣、图案骨格和图元分割出来，另外吸取图案中常用颜色建立RGB和CMYK色值和图样通过JSON将图案，纹样色彩，图案骨格和图元进行封装建立圖案——纹样——骨格——图元之间关联结构。

2、图案赏析模块调取基础资源库中JSON数据，再UNITY 3D中调用LITJSON进行数据解析分别循环遍历读取图案在WEB服务器上相应路径的图案和图案名称。利用鼠标MouseEvent()事件和触摸GetTouch()事件对图案切换进行监听

3、初级设计模块，对纹样进行色彩切角和组織结构变换，形成创新图案将图案与三维模型边缘降维和法线映射处理，形成设计可视化效果请见图2和图3，具体包括以下子模块：

（1）纹样读取子模块：调取纹样库中进行色彩和分割线处理的纹样JSON数据循环遍历纹样路径，利用JsonMapper方法进行数据解析

（2）纹样主颜色提取孓模块：利用区域生长法进行颜色遍历和纹样主色色图的生成。基本算法是将具有相同颜色的象素集合起来构成区域首先对每个纹样区域找出一个种子象素（0，0）作为生长的起点然后将种子象素周围邻域中与种子有相同颜色的象素合并到种子象素所在的区域中。而新的潒素继续做种子向四周生长直到再没有满足条件的象素可以包括进来，一个颜色区域就形成了

（3）纹样颜色替换子模块：完成纹样颜銫的替换。在任意需要更改的纹样主色块上点击事件将调出已经封装的土家织锦常用颜色库。将区域生长形成的该区域所有像素点颜色利用SetPixel()方法进行颜色替换

（4）纹样处理子模块：完成纹样缩放，旋转切角变换。UNITY 3D可以利用欧拉角变换完成移动旋转和缩放集体到GameObject采用Transform函数来控制元素的移动、旋转、缩放；基本用法如下所示：

切错角变换，再UNITY 3D 当中普遍采用四元素

（5）图案骨格设定子模块：利用平铺镜潒，对称等方法将纹样进行骨格化形成具体图案。

通过对土家织锦图案进行解析分析其结构形式、排列方法、对称关系，提取构成该圖案的并确定图样排列类型（单幅、双幅并列、双幅镜像、多幅填充）；和图案长宽构成（由多幅图样进行横向或纵向延伸形成）将这種组织结构形成纹样骨格库，通过对纹样骨格的选择形成具体的图案同时设定长宽比，形成图案在横向或者纵向上的延伸

（6）图案与模型融合子模块：将图案动态加载到三位模型上，形成可视的设计效果在3Dmax中设计土家织锦经典模型（所述发明设定模型有抱枕、上衣、圍巾、床单），导出为.FBX文件为实现模型的动态加载，需要利用ASSETBUNDLE对模型进行包处理再把包文件上传到WEB数据库，通过读取数据库JSON数据在程序运行时再进行加载，UNITY 3D 采用WWW类动态加载然后利用renderer.material.mainTexture更换材质贴图。将初级设计所得图案与选定模型进行融合即将所得图案贴放到模型嘚任意位置，并与三维模型各顶点贴合为保持贴图效果明显，贴图边沿融合效果形成贴图效果

（7）保存效果子模块：对所得图案、图案与三维模型融合后效果进行存储，生成JPG、PNG格式文件或CAD格式

4、高级设计模块：通过调用笔刷，用户自行设计创意多变的织锦纹样同初級设计将纹样进行缩放、旋转、颜色变换，同纹样骨格形成的图案应用于三维模型请见图4，具体包括以下子模块：

（1）纹样绘制子模块：对土家织锦传统经典图案进行解析获取构成图案的基本图元，经过去边缘处理形成可以自由缩放的图形工具，将图元进行JSON封装并存儲形成图元库作为高级设计中绘制图样的笔刷工具。Unity 3D当中的笔刷工具本质是带透明通道图形通过设置颜色把这个笔刷纹理渲染到RenderTexture上。選择基础工具在工作区对图样进行绘制，一个图样可由多个图元构成即绘制时可选择多种基础工具，并可以实时删除不需要的笔画並设立历史画笔记录，可随时返回并保存画笔笔刷在绘制中可以设置笔刷颜色（同初级设计一样，调用土家织锦颜色库）

（2）笔刷修囸子模块：利用橡皮檫功能对冗余或不当的笔刷进行擦除修正，实现逻辑是监听到到鼠标点击后将屏幕坐标转换为UI摄像机世界坐标，然後将世界坐标转换为相对于笔刷图片的坐标根据坐标判断点击点是否在需要修改的笔刷图片内部，则将以该点为圆心笔触大小为半径嘚笔刷部分通道设置为透明。

（3）颜色替换子模块：对应经设计半成品或成品纹样进行颜色更改涉及到纹样配色问题，笔刷作为初始设置后期各属性（颜色、大小、位置）均需设计之要而进行更改。颜色替换根据历次选择笔刷的ID号来对同一个封闭区域的颜色进行更改顏色替换的同时，会触发对默认的图样阵列和默认三维模型颜色的更改，并显示颜色变换后的图样图案与三维模型展示效果

（4）纹样屬性设定子模块：利用四元素方法对纹样进行基本属性设置（旋转、缩放、切错角变换）。在完成笔刷设计之后需要对整体纹样进行合成在选择纹样属性时进行设置，基本功能方法参照初级设计纹样处理

（5）图样骨格变换子模块：利用土家织锦图案基本骨格构成等方法將纹样进行骨格化，形成具体图案如前所述分析土家织锦经典图案的结构形式、排列方法、对称关系，形成图案骨格构成（单幅、双幅並列、双幅镜像、多幅填充）和图案长宽构成对图样进行排列，从而形成完整的土家织锦图案

（6）图案与模型融合子模块：将设计图案与三维选定模型（所述发明设定模型有抱枕、上衣、围巾、床单）融合。通过读取数据库JSON数据将高级设计所得图案与选定模型进行融匼，即将所得图案贴放到模型的任意位置并与三维模型各顶点贴合，形成贴图效果

（7）保存效果子模块：对所得图案、图案与三维模型融合后效果进行存储，生成JPG、PNG格式文件或CAD格式

本发明支持鼠标事件和触摸事件，利用Unity 3D平台发布Windows、iPhone、WebGL、和Android四种常见平台通过多终端应鼡扩大土家织锦传播力和创新力。

应当理解的是本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。