K-means 알고리즘을 기반으로 한 야오족 자수 색상 추출 및 가상 캐릭터 의상디자인 응용

Color Extraction and Design Application of Yao Embroidery Based on K-means Algorithm

전통문화 요소의 디지털 보호와 전승을 촉진하기 위해, 본 연구는 야오족(瑶族) 자수를 예로 들어 디지털 기술과 알고리즘을 결합하여 야오족 자수의 색채 특성을 추출하고 분석하였다. 이러한 색채 특성을 가상 캐릭터 의상 디자인에 적용하였다. 먼저, 야오족 자수 이미지의 잡음을 줄이고 세부 사항을 보존하기 위해 양방향 필터링 알고리즘을 사용하여 이미지를 전처리하였다. 그 후, Lab 색상 공간에서 유클리드 거리를 계산하고, OSTU 자율 이진화 방법을 사용하여 이미지와 배경을 분리하였다. 또한, K-means 클러스터링 알고리즘을 통해 색채 데이터를 여러 번 클러스터링한 결과, 클러스터 수를 8로 설정했을 때 최적의 효과를 얻을 수 있었다. 이를 통해 야오족 자수의 8가지 주요색상을 추출하였다. 추출된 색상을 바탕으로 3D 점군분석을 수행하여 색채 점군의 3차원 공간 분포 관계를 연구하였으며, 색조, 명도, 채도 기반의 색채 조합 모델을 구축하였다. 연구 결과, 야오족 자수의 색채 구성은 주로 높은 채도의 색상으로 이루어져 있으며, 강한 색채 대비와 민속적 특성을 지니고 있음을 확인하였다. 최종적으로 본 논문에서는 색채 모델과 야오족 자수의 문양 디자인을 결합하여 가상 캐릭터 의상 디자인에 적용함으로써, 야오족 자수의 색채와 문양이 디지털 디자인에서 가지는 응용 가능성을 보여주었다. 이는 비물질 문화유산의 전승과 보호를 촉진하고, 민족 전통 복식 색채 연구에 일정한 참고 자료를 제공할 수 있다.

To promote the digital preservation and transmission of traditional cultural elements, this study focuses on Yao embroidery as a case study, combining digital technologies and algorithms to extract and analyze its color characteristics. These extracted color features were applied to the design of virtual character clothing. First, a bilateral filtering algorithm was used to preprocess the images of Yao embroidery, reducing noise while preserving intricate details. Subsequently, Euclidean distance was calculated in the Lab color space, and the OSTU adaptive binarization method was employed to separate the image from its background. Additionally, K-means clustering was applied multiple times to the color data, and the optimal result was achieved when the number of clusters was set to eight. Through this process, eight major colors of Yao embroidery were extracted. Based on these extracted colors, 3D point cloud analysis was conducted to study the three-dimensional spatial distribution of color points, and a color combination model based on hue, brightness, and saturation was constructed. The results revealed that the color composition of Yao embroidery predominantly consists of high-saturation colors, with strong color contrasts and distinct ethnic characteristics. Ultimately, this study demonstrated the applicability of integrating the color model and design patterns of Yao embroidery into virtual character clothing design, showcasing the potential for incorporating traditional embroidery into digital design. This contributes to the preservation and promotion of intangible cultural heritage and serves as a valuable reference for further research on the color systems of traditional ethnic costumes.