基于MATLAB 的海南黎錦圖案元素處理技術研究

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工具織繡出來的，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，利用科技手段對黎錦圖案進行數字化研究是歷史賦予我們的使命。文本對收集到的黎錦圖案進行處理，以MATLAB為研究工具，研究黎錦圖案特征，提取黎錦圖案元素、調整圖案元素顏色、對圖案元素進行重構、生成新的黎錦圖案。實驗結果表明，利用MATLAB完成黎錦圖案元素的提取與重構，方法可行。

關鍵詞：黎錦；圖案元素；處理技術；MATLAB

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：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生活中的所見、所聞的生活場景經過抽象、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，黎錦占據較為重要的角度，黎錦圖案具有一定的歷史和文化內涵。黎錦圖案按黎族方言來分，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，比如環境、生活習俗、宗教、教育、文化等，使它們在一定程度也有所差異。但這些圖案的共性是都表現了黎族人民的價值觀和人生觀。圖案顯示出了黎族人民的生活習俗。黎族是一個沒有文字的民族。幾千年來通過黎族婦女們口傳身授的方式對黎錦技藝加以傳承至，目前該項技藝已瀕臨滅絕。國家為拯救這一民族技藝，正在采取相應措施，并推出一系列的拯救項目和措施。所以，利用計算機技術研究黎錦圖案，為失為傳承黎族民族文化的一個有力舉措。

2 黎錦圖案

黎錦圖案多種多樣，而多樣的圖案來源于生活，黎族人民把對大自然的熱愛、美好的生活的憧憬、健康長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、動物紋、生活場景紋、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]。其中黑色或者深藍為主色調，其他幾種為輔助色彩，色彩的顏色也有深淺區別。圖1給出了幾種黎錦圖案示例。

2.1 黎錦圖案的發展歷史

春秋戰國時期，黎錦就被稱為“吉貝布”記載在史書上。漢武帝時期，根據《后漢書·南寶西南夷列傳》的記載，黎錦已負盛名。南宋時期，黃道婆悉心向黎族人民學習黎錦的紡織技術并將技術傳播到江浙和中原。清明時期，黎錦織錦技藝展現出華美高雅的嶄新格調，經過黎族人民不斷的琢磨、探索和實踐，黎錦圖案的紋樣也越來越多姿多彩，越來越鮮麗。黎錦圖案是黎族婦女把日常的生活、所見所聞轉換為抽象的符號、圖形等通過織錦的技術織出來的圖案，有著巨大的歷史、人文價值[4]。根據黎錦的發展歷史，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新才能和高超的織錦技術，包含著豐富的歷史內涵，同時也映射了黎錦棉紡織技術在當時占有著重大的歷史地位[5]。

2.2 黎錦圖案重構意義

黎錦圖案重構生成技術的研究過程中，可以運用多種技術實現，本次研究主要運用了MATLAB完成了提取黎錦圖案元素并對其進行各種變換、組合、重構，形成了獨具特色、富有創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，而且在原有基礎上又有所突破和創新，這將對海南黎錦圖案的發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展的新動力，在研究中繼承，在傳承中創新。

3 MATLAB對黎錦圖案處理技術

3.1 研究工具MATLAB

MATLAB是美國MathWorks公司出品的數學軟件，是一種交互系統，其中的基本數據元素是矩陣，又被稱為是“矩陣實驗室”。MATLAB的應用范圍很廣，如：數學和計算，算法開發，數據獲取，建模、仿真和原型設計，數據分析、研究和可視化、應用開發，包括構建圖形用戶界面[6]。

本次研究中主要運用MATLAB 7.0圖像處理技術，對黎錦圖案進行顏色、亮度的調整及對圖案的重構與生成。MATLAB 7.0擁有數值計算能力、繪圖功能、交互功能。MATLAB的GUI圖形界面處理的操作簡單，用窗口的形式使人容易操作。

3.2 圖形用戶界面

MATLAB的GUI為開發者提供了一個不脫離MATLAB的開發環境，有助于MATLAB程序的GUI集成。MATLAB的圖形用戶界面開發環境（Graphical User Interface Development Environment，GUIDE），以M-文件中輸入一些模塊的代碼，實現模塊的功能。在圖形布局區域內繪制出模塊，這些工具大大簡化了GUI設計和生成的過程。

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、放大和縮小、圖像的亮度和gramme值、RGB顏色的調整、對比度、圖像的合成[7]。

通過以上的功能，可以實現對對圖像進行提取，圖像亮度的變化調節，圖像RGB顏色的調整，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行對比，襯托出圖像的變化，然后將變化后的圖像進行保存。

圖像的每個功能的代碼是在回調函數（Callback函數）里面填寫的，即打開了圖形用戶界面的M文件，在M文件里面根據每一個模塊編寫相應的代碼，實現對應的功能。

3.3 圖像元素的提取

首選打開預處理好的圖像，通過對話框的形式來選擇文件，函數調用格式為：

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

使用截圖的方法對圖像進行提取。首先，單擊編輯/截圖，然后將鼠標放在要截圖的圖像上面，拖動鼠標，會出現一個矩形框，在矩形框的四個點上面拖動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現對圖像的保存。函數調用的格式：

y=imcrop（handles.img）；

圖像元素的提取操作如圖2所示：

保存圖案，函數調用格式：

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

用imwrite函數，把數據存到指定的文件。

3.4 圖像顏色的調整

界面中對圖像的顏色的調整主要包括亮度和gramma值、對比度、RGB顏色調整，自函數的使用如下：

1）亮度和gramma值：通過調整滑動條的數值來改變亮度，調用函數imadjust，調用格式如下：

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

此函數將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。輸入圖像應屬于uint8、uint16或double類。輸出圖像應和輸入圖像應屬于同一類。

獲取滑動條參數的代碼調用格式如下：

handles.beta=get（handles.ld，value）；

handles.gm=get（handles.gamma，value）；

2）對比度：在對比度的按鈕組中有“增強”、“減弱”按鈕。

單擊“增強”按鈕，在彈出的對話框中輸入你想要增強圖像對比度的數值。

同理，單擊“減弱”按鈕，在彈出的對話框中輸入你想要減弱圖像對比度的數值[12]。

3）RGB顏色調整：R、G、B分別表示圖像的紅色、綠色、藍色。本文中通過調節R、G、B滑動條的數值來改變圖像的顏色，調整范圍在0到1之間。拖動滑動條，可以看到R、G、B的軸的圖像的顏色逐漸變化。本文通過cat函數聯接R，G，B數組，參數代碼調用如下：

如圖3所示：從左到右依次為：原圖、調整后的圖、R調節的圖、G調節的圖、B調節的圖。

3.5 圖像的變換

本界面中對圖像的變換主要用到了圖像的放大和縮小、圖像旋轉（包括上下旋轉、左右旋轉、任意旋轉），圖像旋轉，一般是以圖像中心為原點，圖像繞著圖像的原點旋轉一個角度。

上下旋轉：即垂直旋轉，調用flipud函數，如圖5所示。

左右旋轉：即水平旋轉，調用fliplr函數，如圖6所示。

任意旋轉：用imrotate函數來實現圖像的任意旋轉。在彈出的對話框中輸入想要旋轉的角度。

放大和縮?。杭锤淖儓D像的大小。函數調用代碼：

y=imresize（f， n， method）；

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

3.6 圖像的重構與生成

本界面中對圖像的合成的方法是通過按鈕的形式來實現的。合成指的是將多幅圖對應的像素值相間，本文研究所做實驗中有合成1、合成2。當點擊按鈕時，出現一個對話框，在對話框中選擇自己所需要用到的圖像，單擊打開按鈕，會在處理后的圖標處顯示合成后的圖像。之后進行合成。圖像的合成效果如圖7、圖8所示。當要創建多個按鈕時，要修改一定的代碼，便可以將很多張圖片進行重新組合。只有當圖片大小一樣時，才可以進行疊加。疊加圖像將作為研究小組的下一個研究內容。

4 結束語

本論文主要運用MATLAB數字圖像處理技術，實現了圖像的重構與生成。圖像的提取技術，使用截圖的方式進行提取，簡單方便，也完成了圖像的拼接，實驗基本達到了預期效果。下一步的研究將考慮利用MATLAB數字圖像處理軟件，嘗試對圖像進行疊加處理。

參考文獻：

[1] 董亞玲.方言支系不同 黎錦風格各異[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[J].美與時代：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. 黎錦的保護與傳承現狀研究[D].北京：北京服裝學院，2013.

[6] 張博夫，梁凱琦.MATLAB環境下的數字圖像處理實驗入門[J]. 實驗科學與技術，2008（1）： 52-53，116.

[7] 李磊.基于MATLAB GUI的數字圖像處理系統設計[D].成都：成都理工大學，2012.