乱针绣是由常州艺人杨守玉教授于二十世纪三十年代创立的一种刺绣艺术[1]，它摆脱了我国几千年传统刺绣“排比其针，密接其线”绣法的拘束，形成了独特的“长短参差，斜线交叉，分层搀色”乱针技艺，利于艺人自由表达思想情感，实现“画理”与“绣理”的有机结合；乱针绣长于绣制油画、摄影和素描等稿本，绣品具有针法活泼、线条流畅、色彩丰富、层次感强、风格独特等特点，不仅迥别于中国的其它种类绣品，在世界范围内也是极其珍贵的艺术作品，多次作为国礼赠送给外国政府或领导人收藏，体现了其精美的艺术价值和深厚的文化价值。目前江苏省和常州市已将其列入首批非物质文化遗产，中国政府也已将其列入世界非物质文化遗产申请计划[2]。
然而，乱针绣工艺错综复杂，从临摹、铺底，到上色、调色，要采用“素描稿”与“色彩稿”对表现技法、操作步骤和创作效果进行反复思考和酝酿，作品创作周期漫长；同时，操作者不仅要掌握“画理”和熟练的绘画技巧，而且能掌握“绣理”和熟练的刺绣技巧。因此，乱针绣人才日趋匮乏，作品价格昂贵，无法为普通人所拥有和认可，只能作为政府馈赠礼品用于国际礼物交往，而在市场上却难觅其踪。尽管近年来出现的乱针绣工作室及其推出的大众化作品在一定程度上缓解了上述问题，但仍无法满足对这一绝世技艺的保护、传播、继承和发扬的需要。
设计原则
本项目本着先进技术为艺术保护和传承服务的宗旨，寻求实现技术与艺术有机结合的方法和途径，并为艺术作品创作质量的提高及艺术品市场的开拓提供有效支持。
在设计技术方案中，主要遵循下列原则：
(1). 把握艺术与技术的关系：乱针绣是用针线为工具，以针代笔，以线代色，以“情”指挥针，以“线”表达意，情意相融的手工工艺。乱针绣之精华在于“乱”：无数不同方向、长短、粗细和颜色的线条交叉重叠、灵活堆砌而组合成一幅美妙艺术作品。但这“乱”决不是杂乱无章，活的“乱”才能求得整体统一，活的“针”才能达到思维升华。为此，我们以保证作品艺术价值为基本理念，将先进技术定位于为艺术服务的辅助工具，寻求技术手段和艺术造诣有机的结合点，支持“以人为中心的”艺术创作过程，并协助艺术家。
(2). 处理保护与改造的关系：乱针绣采用长短交叉线条、分层加色的手法来表现画面，以丰富多变的针线来体现作品的线条美与立体质感，包含从临摹、铺底，到上色、调色的错综复杂工艺过程。为此，我们以支持传统乱针绣工艺流程为基础，运用技术手段完成工艺过程中诸如临摹、铺底、选色等辅助性工作，实现图像分层、色彩选择和针法编制等关键工序的优化，进而探索和发现艺术家运针轨迹与创作规律，完成对传统工艺流程的改造和简化，从根本上将艺术家从繁琐的辅助工作中解放出来，使其更加专注于艺术造诣的提升。
(3). 追求技艺传承与造福社会的统一：乱针绣与绘画以笔传情、以色达意的原理相近，要达到刺绣如同作画一样的境界，迫使从艺者既需具备扎实的绣技功底，还需具有良好的绘画基础，这也使得乱针绣作品制作效率低下、周期漫长、成本昂贵。为此，我们也将利用技术手段极大地提高作品制作效率，降低作品生产成本，并通过人机结合点的灵活选择，满足市场对不同类型(如：摄影作品、油画作品，或人物、风景等)和不同档次(如：高档、中档和低档)产品的需求，以期推动艺术品的市场化进程。同时，以绣艺自动规划和绣品结果模拟为基础提供乱针绣技艺培训和实习平台，实现绣艺培训的电子化，可极大地简化乱针绣绣艺培训过程，节约培训成本，缩短培训周期，扩大乱针绣的培训范围。此外，技术研发过程和技术成果的发布将对推动乱针绣艺术的影响起到重要作用。
总体方案
从技术角度来看，乱针绣是将不同方向、长短、粗细和颜色的直线条交叉重叠堆积来表现物体的体积感、前后物体的空间关系及色彩变化。乱针绣之乱是绣者为求得整体的统一与活泼的变化，根据自己的意向来运用线条的长短粗细、疏密深浅等变化。乱针绣的色彩效果是通过其独特的针法，由各种颜色丝线交叉搭配、分层堆叠而重组产生的光泽变化。由于丝线在光照反射条件下会产生奇妙反应，不同方位的丝线在不同方位光线下色彩有不同变化；同时，利用丝线纵横和层次间缝隙的透色效果，两种色线交叉重叠后在保持原有两种色彩的基础上还可得到第三种色感。
从过程角度来看，绣品一般分三层制成的：第一层铺色，按照绣稿的轮廓线和色块绣满一层底色，底色的线条宜粗长；第二层做细，一般先绣面积大的和后面的物体，再绣面积小和前面的物体，最后做重要的，且每一处都要顾及整体与各物体间的关系；第三层精细加工，用不同光色、深浅和粗细的色线将整个绣面上的光线和色彩统一，绣出线条、光线和色彩的变化，呈现出和谐的光感与色调感。在这个阶段，一针一线都要恰到好处地反映在绣面中，使线条刺得活泼而不呆板，它既是作者思想感情的体现，也是衡量作品艺术水平的重要标志；此外，在表现诸如人体肌肤等物体的细腻效果时还要采用劈丝技术来反映乱针绣粗中有细、粗细有机结合的特色。据此，我们设计了计算机辅助乱针绣系统(Computer Aided Broidering System for Irregular Needling Embroidery，简称：CABSINE)。总体上，它分为四大部分：工作台、分层规划、绣艺规划和绣品生产。
工作台既可是艺术家进行绣品创作的平台，也可是学习者进行绣艺培训和实习的平台。在这个平台上用户可以选择所需要绣制的艺术品，并定义画布尺寸，也可以对绣线的颜色、粗细及针法的类型进行选择和定义。在系统处理过程中，用户可以根据分层规划的结果进行绣艺规划，并选择由机绣完成的目标图像(一般根据最终产品的档次，选择人机的结合点，如：对于高档产品只需机绣完成简单的铺底，而对于低档产品则可由机绣完成大部分工作)；还可以对绣艺规划结果进行评判和反馈。
分层规划从视觉特征和图像内容两个层面完成对作品的分析，并对作品图像进行两个层次的分层：色彩分层和对象分层，前者主要面向绣制铺底，它依据色彩构成原理对作品进行区域和色块划分，形成基于色彩的图像分层；后者则是为细作工艺提供支持，它依据图像的内容构成、对象及空间关系进行基于对象局部特征的图像分层。图像分层的层数与图像的类型、图像的内容及绣制过程等相关，分层规划结果为用户规划绣制过程提供依据和参考，帮助用户选择和确定机绣工艺的目标(这个目标既与乱针绣作者的艺术感受和判断有关，也与最终绣品的定位有关。一定程度上它也确定了绣品绣制的层数，但并不影响后续实际工艺的绣制层数)。如果用户需要利用系统进行绣制方案选择或进行绣艺培训和实习，则可将最终产品作为目标图像，系统将会完成作品绣制全过程的模拟。此外，这个过程将会记录和学习用户在使用系统过程中对层次的选择，进而利用机器学习机制生成个性化的分层方案。
绣艺规划是根据目标模型的定义进行绣艺过程的模拟。它首先按照绣线调色板进行色彩选择，并从针法库中选择各种针法，采用线条填充的方式生成绣品模拟效果，并分别从绣机工艺、色彩和内容等多个方面对绣针轨迹和针法进行优化，并提供多个绣制方案供用户选择和确认。如果用户只需进行模拟，那么，整个优化过程将以视觉相似性和针法灵活度作为指标完成绣艺规划；如果需完成机绣过程，则需要增加颜色种类数作为约束条件来进行优化。用户可以对模拟结果进行评价，并对结果进行选择和反馈，调整相应的参数，生成新的绣制方案。
绣品生产是根据用户的确认的绣艺规划结果，以提高绣制效率和最小化换针次数进行针位的优化，并生成刺绣机机位文件，供刺绣机使用。
参考文献
[1]. 百度百科，杨守玉[OL].http://baike.baidu.com/view/1132311.htm。
[2]. 朱亮亮. 繁针乱绣之华美—浅析国礼乱针绣的艺术价值[J]. 艺术市场, 2007, (10): pp.112- 2。
[3]. 张适, 张燕. 乱针绣源流及其艺术[J]. 艺术百家, 2007, (5): pp.197- 2。
附：初步效果对比图
(本方案由孙正兴，陈圣国，项建华共同完成，本项目在设计过程中先后得到常州狄静乱针锈工作室狄静老师和常州孙燕云乱针锈工作室孙燕云老师的悉心指点和热情帮助，在此表示衷心感谢！)
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