專利名稱：織物表面分析方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種織物表面外觀分析系統(tǒng)，尤指能夠建立織物表面三維數(shù)據(jù)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)評定織物等級時(shí)，總是希望應(yīng)用客觀的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使得相關(guān)的各方對評定的結(jié)果比較信任。這一領(lǐng)域最近進(jìn)展是開發(fā)一套能夠有效識別表面特征(如織物表面的毛球)的自動分析技術(shù)，這類方法能夠?qū)椢锝o出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、客觀的等級評定。
當(dāng)前的技術(shù)如，在適當(dāng)?shù)墓庠凑丈湎拢褂脭?shù)碼相機(jī)(包含電荷耦合器件CCD)獲取布樣的表面圖象。首先用相機(jī)獲得織物表面圖象，對圖象進(jìn)行處理，以識別出由于毛球和背景不同的反射特征所形成的不同灰度等級區(qū)域。用適當(dāng)?shù)幕叶乳撝蹬袆e織物表面的毛球。由于織物表面的反射率受到織物紋理、顏色(尤其是多色織物)的影響，不同顏色區(qū)域中毛球的反射率也不同，這種技術(shù)受到很大限制。因此，在有紋理的織物上，這種技術(shù)不能一致地識別織物表面特征。
為了避免以上問題，引入了激光三角技術(shù)。在這種技術(shù)中，織物被放置在一個(gè)X-Y轉(zhuǎn)換板上，織物表面的高點(diǎn)一個(gè)接一個(gè)的被一個(gè)激光傳感器測量。然而這種方法測量速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于數(shù)碼相機(jī)，由于這種技術(shù)依賴于激光束的反射率，在暗色織物上，激光束的反射率大大降低，應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)，能夠不受織物紋理和顏色影響，準(zhǔn)確測量織物表面。
本發(fā)明的另一目的是提供一個(gè)能夠改善上述方法的缺點(diǎn)的系統(tǒng)，至少提供給公眾一個(gè)有用的選擇。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一個(gè)能夠分析織物表面外觀的系統(tǒng)，包括一個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，驅(qū)動布樣通過一頂部；一圖象采集裝置，能夠采集布樣在頂部的多個(gè)輪廓圖象；一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠與圖象采集裝置通訊，并處理所拍攝的圖象生成織物表面的三維數(shù)據(jù)。
較佳地，進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一個(gè)支架，用于支持布樣并使得布樣彎曲形成一頂部，和一驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動布樣從其一端到另一端連續(xù)通過所述頂部。該支架可以為“A”字形?？蛇x地，該機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)輥?zhàn)?，一條無接頭導(dǎo)帶安裝在所述兩個(gè)輥?zhàn)由希粋€(gè)驅(qū)動馬達(dá)，用于驅(qū)動至少一個(gè)輥?zhàn)樱趯?dǎo)帶上裝有布樣夾持裝置，用于將布樣可分離地夾持到輥?zhàn)由稀?br> 較佳地，所述的圖象采集裝置是包括電荷耦合設(shè)備的(CCD)數(shù)碼相機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種分析織物表面的方法，包括以下幾個(gè)步驟拍攝一系列布樣的輪廓圖像，然后對這些圖象進(jìn)行處理得到布樣表面的三維數(shù)據(jù)；從三維數(shù)據(jù)中識別出突出的特征；將這些突出的特征和參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對比得到織物的等級及其他特征數(shù)據(jù)。
較佳地，由輪廓圖象得到三維數(shù)據(jù)包括以下步驟對每幅圖象使用閾值得到織物表面輪廓邊界線，將輪廓線離散成一些點(diǎn)，將從一系列的圖象中的得到的離散點(diǎn)組合起來得到織物表面的三維數(shù)據(jù)。
較佳地，識別三維數(shù)據(jù)的突出特征使用以下步驟對三維數(shù)據(jù)濾波，識別三維表面中高于預(yù)定高度的部分。
較佳地，突出特征包括毛球的高度、面積、分布密度、周長、半徑及其平均起球環(huán)(average pilling circularity)和布樣平均厚度等。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一個(gè)分析織物表面的系統(tǒng)，包括一進(jìn)給機(jī)構(gòu)，驅(qū)動布樣通過一頂部；一個(gè)使得織物彎曲形成所述頂部的支架；一個(gè)使得織物連續(xù)通過所述頂部的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；一圖象采集裝置，能夠采集布樣在頂部的多個(gè)輪廓圖象；一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠與圖象采集裝置通訊，并處理所拍攝的圖象生成織物表面的三維數(shù)據(jù)(圖形表現(xiàn))，然后識別該三維圖形表現(xiàn)中的突出特征，并將這些特征與參考數(shù)據(jù)比較，得到織物等級。
本發(fā)明的有益效果是，使用布樣的輪廓圖象可以消除織物其他特征的影響，如顏色，紋理。
發(fā)明的其他方面在下面結(jié)合附圖舉例說明。


圖1示出了本發(fā)明的裝置；圖2是本發(fā)明根據(jù)織物表面外觀分析的步驟圖；圖3是驅(qū)動布樣通過頂部的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為構(gòu)成本發(fā)明裝置的原理圖。CCD數(shù)碼相機(jī)3的對面是白色的背景1。在較佳的實(shí)施例中，白色的背景1是一個(gè)燈箱。被CCD數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖象的中心位于點(diǎn)劃線6上。
在相機(jī)3和背景1之間是布樣2，它被彎曲成“A”字形，形成了一個(gè)頂部5，位于點(diǎn)劃線6上，同時(shí)位于相機(jī)3拍攝的圖象的中心。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4從CCD數(shù)碼相機(jī)3處獲得圖象。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4對CCD數(shù)碼相機(jī)3采集的圖象進(jìn)行處理和分析。這將在后面詳細(xì)闡述。
從上面的裝置簡圖可以看到CCD數(shù)碼相機(jī)3拍攝的是織物表面在頂部5處的輪廓圖。背景1處的光源給布樣2的輪廓圖象提供了良好的對比度，有助于計(jì)算機(jī)處理圖象。布樣2放置在一個(gè)支架機(jī)構(gòu)上(圖1中沒有顯示)，該機(jī)構(gòu)使得布樣通過頂部5。CCD數(shù)碼相機(jī)3與支架的傳動裝置同步，連續(xù)拍攝布樣2通過頂部5時(shí)的系列輪廓圖象。
圖3顯示了支持機(jī)構(gòu)的一個(gè)具體實(shí)施例，第一輥?zhàn)?3、第二輥?zhàn)?4均可轉(zhuǎn)動，輥?zhàn)?3位于輥?zhàn)?4之上。無接頭導(dǎo)帶15安裝在輥?zhàn)?3和14上。馬達(dá)16，較佳是步進(jìn)電機(jī)，安裝在輥?zhàn)?4上，帶動導(dǎo)帶15運(yùn)動。夾頭17將布樣2固定在導(dǎo)帶15上。在步進(jìn)電機(jī)16驅(qū)動下，導(dǎo)帶15和布樣2通過頂部輥?zhàn)?3時(shí)，布樣形成了頂部5。
圖2顯示了分析織物表面的實(shí)現(xiàn)步驟。第一步是圖象采集7。CCD數(shù)碼相機(jī)3拍攝布樣2的每一部分通過頂部5時(shí)的輪廓圖像。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4記錄下這些圖象。
第二步是圖象分割8。每幅布樣輪廓圖中織物的邊緣線被提取出來。這可通過對灰度圖的分析，選擇一個(gè)合適的閾值來分割輪廓圖。在灰度圖中有兩個(gè)近似正態(tài)分布(u1，σ2)，(u2，σ2)。一個(gè)是織物2的陰影區(qū)域的灰度分布，另一個(gè)是明亮的背景區(qū)域1的灰度分布。閾值t可以用下式確定t=u1+u2+3σ1-3σ22]]>其中，u1，u2分別是兩個(gè)正態(tài)分布的期望值，而σ1，σ2則分別是兩個(gè)正態(tài)分布的方差值。
第三步9逐行提取織物表面高度。主要是計(jì)算輪廓圖象邊緣上點(diǎn)的坐標(biāo)(xi，yi)，i為沿灰度圖象的點(diǎn)的序號，xi為點(diǎn)i的水平坐標(biāo)，yi為點(diǎn)i的高度坐標(biāo)。
第四步10是生成布樣的表面三維數(shù)據(jù)。可通過將所有輪廓圖像上得到的邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)組合起來得到布樣表面各點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由于布樣在通過頂部5時(shí)，每隔一定長度s(可以由步進(jìn)電機(jī)的速度計(jì)算)拍攝一幅圖象?；诓紭油ㄟ^頂部5時(shí)的運(yùn)動，就可以二維坐標(biāo)(x，y)映射為三維坐標(biāo)(x，y，z)，此處坐標(biāo)z可以通過圖象的間距計(jì)算出來。在此，第一幅輪廓圖的坐標(biāo)z＝0，接下來圖象的坐標(biāo)z坐標(biāo)就是s，2s，3s...。這樣布樣表面的三維表面圖可由此序列的三維數(shù)據(jù)得到。
一旦布樣表面的三維數(shù)據(jù)得到之后，就進(jìn)入下一步11，從三維數(shù)據(jù)中提取織物表面特征，即去除織物本體后的毛球特征，包括毛球的高度、面積、分布密度、周長、半徑?？赏ㄟ^高斯濾波去處噪聲，增強(qiáng)三維表面特征來實(shí)現(xiàn)。三維表面圖形根據(jù)高度數(shù)據(jù)被分割為兩個(gè)分離的區(qū)域，特征區(qū)和背景區(qū)。特征包含在第一種區(qū)域，即特征區(qū)中。這些特征主要是高度大于布樣基本高度的區(qū)域組成的。這些特征將被分析，以確定如下參數(shù)特征數(shù)量、高度、密度、大小。典型的情況下，這些特征是織物表面的毛球。
最后的步驟12是將這些提取出的特征與參考數(shù)據(jù)相比較，確定織物的等級。
發(fā)明中使用布樣輪廓圖象可以消除織物其他特征的影響，如顏色，紋理。
發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)描述完畢，但是顯而易見，在不偏離發(fā)明的精神、權(quán)利要求范圍的前提下，對本發(fā)明所做的變更、改進(jìn)、修改均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種織物表面外觀分析系統(tǒng)，其特征在于，包括一進(jìn)給機(jī)構(gòu)，帶動織物通過一頂部；一圖象采集裝置，用于拍攝織物通過該頂部的多個(gè)輪廓圖；一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與所述圖象采集裝置通訊，對該圖象采集裝置采集到的圖象進(jìn)行處理，生成織物表面的三維數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的織物表面外觀分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一個(gè)支架和一個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述支架用于支撐織物并將織物彎曲形成所述的頂部，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動所述支架，從而使織物從一端到另一端漸次通過所述頂部。
3.如權(quán)利要求2所述的織物表面外觀分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的支架是“A”字形的支架。
4.如權(quán)利要求2所述的織物表面外觀分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的支架包括兩個(gè)輥?zhàn)樱粭l安裝在兩個(gè)輥?zhàn)由系臒o接頭導(dǎo)帶，和至少傳動一個(gè)輥?zhàn)拥碾姍C(jī)，所述導(dǎo)帶上具有用來可分離地固定織物的夾持部件。
5.如權(quán)利要求1所述的織物表面外觀分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖象采集裝置為包含有電荷耦合設(shè)備的數(shù)碼相機(jī)。
6.一種織物表面外觀分析方法，包括以下步驟采集一系列織物表面的輪廓圖像，對輪廓圖像進(jìn)行處理生成織物表面三維數(shù)據(jù)；提取所述三維數(shù)據(jù)，并識別得出突出特征。
7.如權(quán)利要求6所述的織物表面外觀分析方法，其特征在于，在識別所述的突出特征的步驟之后，還包括以下步驟將識別出來的突出特征與參考數(shù)據(jù)相比較得到織物的等級。
8.如權(quán)利要求6所述的織物表面外觀分析方法，其特征在于，對采集的圖象進(jìn)行處理得到織物表面三維數(shù)據(jù)的步驟包括以下內(nèi)容對每幅圖象應(yīng)用閾值識別織物輪廓圖的邊界線，將邊界線分解成一些離散的點(diǎn)，從一系列的圖象中將離散的點(diǎn)組合起來形成一個(gè)三維數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求6所述的織物表面外觀分析方法，其特征在于，從三維數(shù)據(jù)中識別織物表面突出特征包括對所述三維數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，根據(jù)預(yù)定的高度，根據(jù)一定的特征從三維表面數(shù)據(jù)中識別不同區(qū)域。
10.如權(quán)利要求6所述的織物表面外觀分析方法，其特征在于，所述的突出特征包括毛球的高度、面積、分布密度、周長、半徑。
11.一種織物表面外觀分析系統(tǒng)，其特征在于，包括一進(jìn)給機(jī)構(gòu)，帶動織物通過一頂部，該進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括支撐織物并將織物彎曲成所述頂部的支架，和一驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動所述支架，從而織物從一端到另一端漸次通過所述頂部；一圖象采集裝置，用于拍攝織物通過該頂部的多個(gè)輪廓圖；一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與所述圖象采集裝置通訊，能夠處理所采集圖象，形成織物表面三維數(shù)據(jù)，從織物表面三維數(shù)據(jù)中識別突出特征，將突出特征與參考數(shù)據(jù)相比較，確定織物等級。
全文摘要
一種織物表面外觀分析系統(tǒng)，包括一進(jìn)給機(jī)構(gòu)，帶動織物通過一頂部；一圖象采集裝置，用于拍攝織物通過該頂部的多個(gè)輪廓圖；一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與所述圖象采集裝置通訊，對采集到的圖象進(jìn)行處理，生成織物表面的三維數(shù)據(jù)，然后從三維數(shù)據(jù)中提取突出特征，最后將突出特征和參考數(shù)據(jù)相比較得到織物的等級及其他特征數(shù)據(jù)。
文檔編號G01B11/30GK1534294SQ0314276
公開日2004年10月6日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者胡金蓮, 辛斌杰, 郭月洋, 嚴(yán)灝景, 紐德 申請人:香港理工大學(xué)