民族織錦的主色提取方法

苗沛源，方周倩，孫 婷，金肖克，祝成炎,2，田 偉,2

(1.浙江理工大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院(國際絲綢學(xué)院)，浙江 杭州 310018；2.浙江理工大學(xué) 先進紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室，浙江 杭州 310018)

織錦作為我國傳統(tǒng)物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一，種類極多且風(fēng)格迥異，每類織錦的配色及紋樣設(shè)計都與當?shù)厣贁?shù)民族的風(fēng)俗習(xí)慣、提色工藝、宗教信仰、部落圖騰、傳統(tǒng)文化等密切相關(guān)。一幅精美的織錦作品往往有著濃郁的地域特色，其中，色彩和紋樣作為民族織錦的顯著特征，是研究傳統(tǒng)民族織錦的重要方向?！斑h看顏色近看花”色彩搭配對于人們的視覺沖擊往往要先于紋樣。特征色是圖片所有顏色中所占比例較高的一組顏色，準確找到圖片的特征色就相當于抓住了圖片的主要特點，就能進一步探究圖片所要表達的相關(guān)信息。對于傳統(tǒng)民族織錦的研究能有效地幫助科研工作者挖掘、整理及保護少數(shù)民族傳統(tǒng)文化，豐富少數(shù)民族的研究領(lǐng)域，完善少數(shù)民族色彩理論體系，從而進一步推動民族織錦的傳承與發(fā)展。

當前對于特征色的提取方法主要有：1)聚類算法：K-means聚類算法[1]，C-Means聚類算法，極大似然估計優(yōu)化算法中的最大期望算法(Expectation-Maximization，EM)及Dempster-Laird-Rubin算法，以及基于密度的非參數(shù)聚類算法Mean-Shift算法。2)顏色直方圖法：RGB、CIELAB、HSV等顏色空間。3)顏色向量法與顏色相關(guān)圖法。4)設(shè)計師使用的相關(guān)設(shè)計軟件等均有色彩吸取功能，比如利用Photoshop工具條中的吸管工具來進行色彩提取。由此可看出，提取圖片特征色彩的方法[2-3]有很多，但少有學(xué)者將這些方法進行系統(tǒng)的對比分析，得出較適用于民族織錦的色彩提取方法。本文對當今較為主流的K-means聚類算法[4-6]、HLS顏色空間法及Photoshop軟件提色法[7]進行實驗對比，選出適合民族織錦的主色提取方法，從而使提取到的特征色最接近織錦實物的色彩，最終建立民族織錦相應(yīng)的主色卡。

1 研究對象選擇

壯錦、黎錦、土家錦作為少數(shù)民族的3個代表都善于運用色調(diào)的對比與調(diào)和[8-9]，從而營造出色彩斑斕的氛圍，如圖1所示民族織錦示例圖。本文將通過對壯錦、黎錦、土家錦進行相關(guān)實驗，找出最適合民族織錦主色提取的方法。由于壯錦、黎錦、土家錦分布于不同區(qū)域，且傳統(tǒng)的民族織錦大都為手工織造，較為珍貴，直接用于實驗會造成布料損傷，因此選用織錦照片來進行色彩提取及特征分析。本文實驗所用織錦圖片源于蘇州、海南、廣西等地的少數(shù)民族織錦展。

圖1 3種民族織錦示例圖

2 主色提取方法對比分析

K-means算法、基于HLS色彩空間的色彩分層方法和Photoshop軟件主色提取這3種提色技術(shù)是從3個完全不相同的角度來進行主色提取。其中，運用優(yōu)化K-means算法和基于HLS色彩空間的色彩分層方法實現(xiàn)色彩提取的流程圖如圖2所示，Photoshop的具體操作流程會在下文進行介紹。

圖2 K-means算法及HLS色彩空間的色彩分層方法流程圖

為了使提色結(jié)果更具對比性，本文隨機選擇如圖3所示壯錦局部圖作為研究對象，分別用這3種方法來實現(xiàn)主色提取，并建立相應(yīng)的主色卡。

由于K-means算法實現(xiàn)主色提取需要預(yù)先確定K值也就是最終提取到的分色數(shù)。觀察圖3發(fā)現(xiàn)該織錦主要色彩數(shù)為8，預(yù)先設(shè)定分色數(shù)K=8。分別用3種方法對其進行主色提取，建立主色卡和主色恢復(fù)圖，如圖4～6所示。

主色L*、a*、b*值及其所占比例信息記錄如圖7所示。由于色彩的名字無準確描述對應(yīng)，故用C1～C10表示，并在圖例中附上相應(yīng)的十六進制顏色碼。對比圖7中的數(shù)據(jù)可看出對于同一張織錦照片，采用不同的提色方法提取到的色彩：在色彩種類、色彩范圍及色彩比例上均存在一定的差異，采用Photoshop提取到的主色L*、a*、b*值范圍更廣，且對于局部細節(jié)部分的色彩也可提取到。

將圖4(a)、圖5(a)、圖6(a)與原圖進行對比，運用Photoshop工具提取到的主色在色系整體上更加豐富、色彩更加鮮艷，更接近織錦實物的色彩效果；而采用K-means算法及HLS色彩空間提取到的主色總體上色系飽滿程度偏低與織錦實物存在一定差異，故可初步得出：采用Photoshop軟件提色的方法更適合用于民族織錦的主色提取。

圖5 K-means主色恢復(fù)圖及主色卡

圖6 Photoshop及主色重構(gòu)圖

3 民族織錦照片主色提取

上文在理論上得出Photoshop軟件提色的方法更適合用于民族織錦的主色提取，下文將利用Photoshop軟件進行具體的實驗，從數(shù)據(jù)角度來證明該結(jié)論的可行性。

3.1 民族織錦照片預(yù)處理

在進行色彩提取前，首先對拍攝的照片按如下要求進行篩選：1)刪除拍攝不清楚及顏色失真的照片。2)刪除色差明顯、受光線影響較大的照片。3)將色彩豐富、具有代表性的圖案紋樣單獨提取出來，先分別分析其色彩特征，再將風(fēng)格相似的織錦照片按不同的民族風(fēng)格進行整合。通過以上操作，使得最終保留的織錦照片更具有針對性和代表性，經(jīng)過初步篩選，保留了50張民族織錦照片。

其次，對保留下來的50張織錦照片按如下要求進行調(diào)整：1)部分織錦整體上存在著不同的色彩風(fēng)格及比例，圖片整體處理會顯得色彩較為混亂，無法凸顯中間部分的色彩特征，因此在去除背景的前提下，對織錦照片按照風(fēng)格的不同進行分割處理，在分割時應(yīng)注意保留織錦色彩的多樣性及完整性,如圖8(a)所示。2)由于部分織錦作品整體上紋樣連貫、色彩對比鮮明，故只需要去除照片中冗余部分保留實際紋樣，如圖8(a)、(b)所示。對保留下來的50張織錦照片進行調(diào)整后，最終得到94張相對獨立且色彩完整的局部織錦圖，作為本文實驗的樣本數(shù)據(jù)。

圖8 黎錦照片預(yù)處理示意圖

3.2 民族織錦主色提取步驟

按以下步驟驗證Photoshop軟件適合于提取民族織錦主色結(jié)論的正確性。

1)首先用Photoshop軟件打開圖8(c)右側(cè)圖，其中圖8(c)右側(cè)圖是由圖8(c)左側(cè)圖經(jīng)預(yù)處理得到。

2)由于織錦照片具有分辨率高、色彩對比鮮明、紋樣輪廓清晰等特點，點擊導(dǎo)航欄中的“選擇”，在其下拉菜單中點擊“色彩范圍”，然后在照片中選中相應(yīng)的顏色。

3)點擊導(dǎo)航欄中的“圖像”，在下拉菜單中依次選擇“分析”“記錄測量”，則軟件會自動計算步驟2)中的選中顏色的相關(guān)占比信息。

4)重復(fù)步驟3)，對照片所有紋樣中大量出現(xiàn)具有代表性的色彩進行測量，從而得到該織錦照片10種主色的色號及歸一化后的色彩占比，將提取到的主色按照色彩占比的大小繪制如圖9所示的柱狀圖。

圖9 黎錦主色圖

5)繪制該織錦的主色卡，如圖10所示。其中主要顏色及其在整幅織錦中的使用量情況以色塊面積比的形式來展示。進一步證實了Photoshop軟件用于民族織錦主色提取的可行性。

圖10 黎錦比例色卡

3.3 3種民族織錦的特征色彩

將3.1節(jié)所述照片預(yù)處理后得到的94個較為完整的織錦局部圖按織錦種類的不同分為壯錦、黎錦、土家錦3類。使用Photoshop軟件對這94張局部圖進行主色提取，將同類織錦提取的全部主色的R、G、B值及比例等記錄下來并繪制色卡，之后將同類織錦所有色卡合并為1張新的色卡，最終可得到壯錦、黎錦、土家錦這3種民族織錦的色卡集合，如圖11所示。并記錄混合色卡中顏色的R、G、B、L*、a*、b*、H、S、B等數(shù)據(jù)，表1示出3種民族織錦混合色卡中所有色彩的R、G、B值范圍。

圖11 3種民族織錦比例色卡圖

表1 3種民族織錦色卡R、G、B值的范圍

對比圖11中3張色卡及表1中3種織錦主色R、G、B值的范圍可發(fā)現(xiàn)壯錦與黎錦、土家錦相比其主色R、G、B差值最大，說明其使用的色系更加豐富，色彩鮮艷度更高，這與當?shù)氐娘L(fēng)俗習(xí)慣及本地居民的審美觀念有關(guān)。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)壯錦受蜀錦的影響較大，既包含蜀錦的挑花絕技又保留了其本身色彩多變的特點，由于壯族人民對美有獨特的追求，在色彩上就表現(xiàn)出鮮艷豐富的特點；黎族是我國唯一一個聚居在海南島的少數(shù)民族，且其獨有的棉紡織染繡技藝距今已有3 000年的歷史，該技藝于2009年被列為“急需保護的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄”，且其色彩受漢錦的影響，整體上與壯錦主色有一定的相似性；由于土家族位于清江流域，受楚巫文化的影響，土家錦在色彩選擇上傾向于深色系[10]。壯錦、黎錦、土家錦的特征色中皆有紅、黃、藍、白及黑色，這幾種顏色共同構(gòu)成了我國傳統(tǒng)的“五行正色”，這5種特征色的運用也從側(cè)面反映出壯族、黎族、土家族雖位于我國不同的區(qū)域，但在其特征色的選取及使用上存在相似性[11-12]，同時隨著數(shù)千年的發(fā)展及當?shù)鼐用癫煌膶徝烙^念，這些少數(shù)民族又分別衍生出自己獨有的顏色，如圖11(a)中壯錦獨有的綠色，圖11(c)中黎錦獨有的天藍色等。

4 結(jié) 論

為找到更適合于少數(shù)民族織錦主色提取的方法，本文分別運用K-means聚類算法、HLS顏色空間法及Photoshop軟件提色法對94張相對獨立且色彩完整的局部織錦圖進行主色提取，構(gòu)建主色恢復(fù)圖及相應(yīng)的色卡。通過對比及分析，發(fā)現(xiàn)使用Photoshop軟件進行主色提取得到的色彩與織錦實物色彩更為接近，其提取的主色范圍更廣、色系更加豐富。用提取到的主色進行圖片重構(gòu)，觀察重構(gòu)圖發(fā)現(xiàn)運用Photoshop軟件提取到的色彩更加鮮艷，且一些細微處的色彩也能準確提取。通過對織錦照片的主色提取及分析得出，使用 Photoshop 軟件提取民族織錦主色，選用適當數(shù)量的顏色可較好體現(xiàn)織錦照片的特點，該方法具有較好的可操作性和應(yīng)用性，且民族織錦多是手工織造，其色彩界限分明且構(gòu)成并不復(fù)雜，色彩數(shù)目往往是肉眼可見易數(shù)的。故使用 Photoshop 軟件提取主色的方法主觀性更強，對色彩的辨識也更加細致清晰，可更好地體現(xiàn)少數(shù)民族自然色彩的特點。

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