基于圖像處理分析的機織物構成要素的綜合識別方法與裝置.pdf

1、織物構成要素涉及結構和品質兩要素，是機織物本身特征的表述，也是其質量的基本依據。人們以往只是根據應用特征將其簡單地劃分為外觀、物理（力學）品質，并多為定性的表述與評價。顯然，建立這兩類要素的表征及對應方法，進而明確結構要素與織物性能間的關系，對織物的生產和使用都具有十分重要的理論指導意義。
　　 機織物構成要素包括織物組織、結構、紗線構成、纖維的類別與混合比等。要從一塊織物上獲得如此大的信息，最佳檢測方案是采用同試樣同機測量的技

2、術來實現(xiàn)，但目前尚無此類多特征、易交互紡織面料的組合測量理論和裝置。
　　 本文針對覆蓋織物構成要素的基本評價，將原本分立進行的檢驗集中到一臺操作系統(tǒng)上同步完成，探索實現(xiàn)織物大容量同機同試樣測量的新途徑。
　　 研究在以下方面取得成果:
　　 (1)研制了一個集成光、機、電、算和控制技術一體化的織物構成要素的組合原位測量裝置(FaCFAS系統(tǒng))。FaCFAS系統(tǒng)由變焦、高分辨、動態(tài)攝像系統(tǒng)，多光路光源系統(tǒng)和力學測

3、量系統(tǒng)組成。它可以有效地攝取織物的組織和結構特征及紗線的結構與形態(tài)、實現(xiàn)纖維的觀察識別和圖像獲取，為利用數(shù)字圖像處理分析技術對織物構成要素的原位測量提供了新的手段。
　　 (2)針對以往圖像算法難以解決緊密織物，歪斜織物，扭曲變形織物，絨面織物及組織結構不規(guī)則織物的紗線定位及紗線排列密度的換算問題，建立了一種力學拉伸矯正技術。通過力學拉伸方式去矯正織物的結構，從而改變了織物中紗線間隙的遮蓋、移位的情形，獲得清晰化的紗線排列的圖像

4、要素特征。特征的歸一化，可統(tǒng)一紗線的分割算法，實現(xiàn)了紗線的準確定位和紗線排列密度的測量。實踐證明效果較好，因此開辟了一種力學拉伸矯正技術和圖像處理技術組合的新思路和新方法。
　　 (3)在色紗排列分析方面:討論了力學拉伸對織物顏色識別的影響，設計了若干針對色紗劃分和顏色分析的算法。獲取色紗信息的浮動窗口算法能夠提取到純組織點的像素;所設計的減色算法有效降低了數(shù)據的處理量，簡化了運算過程;改進的模糊C均值算法實現(xiàn)了色紗分色;所設計

5、的調色板算法，采用了點位取樣和顏色統(tǒng)計值中位數(shù)做色彩，有效克服了隨機的顏色變異點的失真影響，明顯優(yōu)于通常使用均值生成色彩的效果;具有自驗功能的模板疊合算法，糾正色紗排列圖的少數(shù)錯誤點，計算復雜度低，是對初始識別結果進行二次識別復驗的把關工具。
　　 (4)在織物組織的識別方面:提出了力學拉伸與圖像處理結合的識別方案和相應算法?；谶z傳算法的特征篩選和可分性原則的特征整合，構造出可以克服因毛羽或不確定因素所致個別組織點特征數(shù)據變異

6、的組合特征，使縮減特征維數(shù)和提高特征性能兼?zhèn)?。力學拉伸織物的作用，強化了圖像紋理，使組織點的異類特征值更趨分離，簡化為明暗特征和紋理特征的織物的兩個判析模式。對多個平行試樣的組織意匠圖，利用最小規(guī)格化和經組織點配準算法及模板疊合算法進行互驗，可糾正原意匠圖中少數(shù)的誤判點，重構意匠圖的識別正確率達到100％。
　　 (5)在織物中紗線結構的測量方面:
　　 其一，從織物中原位測量紗線的直徑，不同測量點的測量精度不同。通過實

7、驗得到織物組織點處紗線的投影寬度dc與紗線的真實直徑的線性度最好，應選擇該處作為測量點。每個樣品按照本文的方法測量26次，取置信度為0.95，則測量值與真實值的誤差不超過3.5％。
　　 提出了紗線的壓扁系數(shù)η是一個具有很強實用性的紗線幾何參數(shù)，通過對η的測算對于預測紗線和面料的一些性能具有參考價值。η小的織物，手感柔軟，質地輕薄，覆蓋接觸面積大，防風保暖性好，適宜做秋冬的貼身面料。
　　 其二，利用圖像全局特性檢測紋理

8、的方向，將空間域比較困難的全局檢測問題轉化為適合探測紋理形狀和主體方向的變換域求解。
　　 設計了基于Fourier變換的纖維傾角算法，從角向功率譜中提取出紋理的主方向，由于受到樣品和技術因素的影響，造成測量結果波動，代表性和穩(wěn)定性尚不令人滿意。
　　 設計了基于Hough變換的纖維傾角算法，即使當纖維粘結成塊，代表條紋方向直線出現(xiàn)的幾率仍然是最大的，用簡單的數(shù)據結構表達條紋的外形，它的抗噪能力強，直觀性較好。與人工測量

9、結果的相關系數(shù)為0.959,誤差基本控制在5％之內，具有應用潛力。
　　 其三，長期以來，紗線密度（δ）一直沿用簡化假設基礎上的經典理論和公式，被視為均值的表達，無法正確反映影響紗線中纖維實際的分布狀態(tài)。本文以紗線直徑與紗線線密度關系的經典模型為基礎，利用δ隨紗線結構松緊變化引起紗線外形輪廓的變化，而捻角能夠體現(xiàn)紗線結構松緊變化的規(guī)律，本算法采用有監(jiān)督的方式，引入了捻角對傳統(tǒng)的δ值的修正系數(shù)k(R)，由于質量沿長度的隨機變化，將