專利名稱：利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)檢測熔噴超細(xì)纖維主體直徑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)利用圖像處理技術(shù)測試熔噴非織造材料中超細(xì)纖維主體直徑的方法。
背景技術(shù)：
熔噴法是聚合物擠壓法非織造工藝中的一種重要方法，熔噴非織造工藝是利用高速熱空氣流對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，由此形成超細(xì)纖維并凝聚在凝網(wǎng)簾或滾筒上，并依靠自身粘合而成為非織造材料。熔噴非織造材料主要應(yīng)用其超細(xì)纖維的特點(diǎn)，具有良好的過濾性能、清潔能力和功能性。熔噴非織造材料中超細(xì)纖維的直徑對熔噴材料性能有重要意義。超細(xì)纖維具有比表面積大、毛細(xì)管芯吸效果好、手感柔軟、光澤柔和等優(yōu)點(diǎn)。通常情況下，超細(xì)纖維主體直徑越小，熔噴材料的過濾效率、阻隔效率越優(yōu)；反之，過濾效率、阻隔效率越差。常規(guī)的熔噴非織造材料中超細(xì)纖維主體直徑的測試方法是利用掃描電子顯微鏡 (SEM)拍攝非織造材料的顯微放大圖像或照片，通過手工測量的方法計(jì)算纖維直徑。這種方法存在以下問題(1)手工測量測試結(jié)果主觀性強(qiáng)，無法準(zhǔn)確測定纖維直徑；(2)要準(zhǔn)確表達(dá)纖維的主體直徑，測試根數(shù)必須達(dá)到一定的量，而手工逐根測量的檢測工作強(qiáng)度大，檢測效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠自動(dòng)檢測出熔噴非織造材料中超細(xì)纖維主體直徑的測試方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)檢測熔噴超細(xì)纖維主體直徑方法，其特征在于，步驟為
步驟1、圖像采集利用掃描電子顯微鏡在設(shè)定放大倍數(shù)下，隨機(jī)選取熔噴非織造材料的不同部位進(jìn)行圖像采集；
步驟2、提取纖維的單像素邊緣對采集到的圖像依照一定的取樣方案選取一塊區(qū)域作為取樣區(qū)域，針對該取樣區(qū)域進(jìn)行邊緣檢測，隨后進(jìn)行二值化分割，再經(jīng)過索引表法細(xì)化的方法得到熔噴超細(xì)纖維單像素寬的邊緣；
步驟3、利用直線段替代纖維邊緣利用直線判斷算法將纖維交叉部分的邊緣斷開，得到獨(dú)立的纖維邊緣，然后用直線連接纖維邊緣的兩端點(diǎn)；
步驟4、矩形邊配對根據(jù)纖維兩邊緣的之間的位置關(guān)系將提取的直線段配對為矩形邊，利用矩形兩平行邊之間的直線距離計(jì)算得到纖維直徑圖像像素尺寸；
步驟5、直徑計(jì)算利用實(shí)際尺寸與圖像像素尺寸之間的比例，計(jì)算每根纖維的實(shí)際直
徑；
步驟6、重復(fù)步驟2至步驟5直至處理完步驟1中所采集到的所有圖像，將所得的數(shù)據(jù)繪制成纖維直徑直方圖，根據(jù)該圖得到熔噴材料試樣中纖維的主體直徑。
熔噴非織造材料主要應(yīng)用其超細(xì)纖維的特點(diǎn)，材料中纖維的主體直徑將影響到熔噴材料的性能，例如纖維主體直徑越小，熔噴材料的過濾效率、阻隔效率越優(yōu)；反之，過濾效率、阻隔效率越差。利用本發(fā)明的方法，可自動(dòng)測試各種熔噴非織造材料的纖維主體直徑， 并具有測試速度快，結(jié)果客觀，準(zhǔn)確的特點(diǎn)，測試結(jié)果可用于指導(dǎo)和調(diào)整熔噴非織造材料生產(chǎn)工藝，并可用于熔噴材料過濾效率、阻隔效率的預(yù)測。


圖1為采集的SEM比例尺圖像示意圖2為通過掃描電子顯微鏡得到的熔噴非織造材料表面圖像； 圖3為第一種取樣區(qū)域方案示意圖； 圖4為第二種取樣區(qū)域方案示意圖； 圖5為第三種取樣區(qū)域方案示意圖； 圖6為第四種取樣區(qū)域方案示意圖； 圖7為提取單像素邊緣中邊緣檢測后得到的圖像； 圖8為提取單像素邊緣中圖像分割后得到的圖像； 圖9為提取單像素邊緣中細(xì)化后得到的圖像； 圖10為單像素邊緣提取后的圖像； 圖11為直線段提取和連接后的圖像； 圖12為圖11的局部放大視圖； 圖13為矩形邊配對后的圖像； 圖14為圖13的局部放大視圖； 圖15為纖維直徑分布曲線具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。本發(fā)明提供了一種利用計(jì)算機(jī)圖像處理自動(dòng)測定熔噴非織造材料超細(xì)纖維主體直徑的方法，在進(jìn)行本發(fā)明所提供的步驟前，首先需要掃描電子顯微鏡(英文簡稱為SEM)， 其次，需要進(jìn)行掃描電子顯微鏡圖像實(shí)際放大倍數(shù)的標(biāo)定。標(biāo)定步驟為如圖1所示，根據(jù)圖像中的比例尺對掃描電子顯微鏡圖像的實(shí)際放大倍數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算出圖像中像素與實(shí)際尺寸的比例關(guān)系。本實(shí)施例中使用的分辨率為1280*960的圖像中像素與實(shí)際尺寸的比例為0. 101。本實(shí)施例所記載的方法的具體步驟為
步驟1、圖像采集利用掃描電子顯微鏡在設(shè)定放大倍數(shù)下，隨機(jī)選取熔噴非織造材料的不同部位進(jìn)行圖像采集。在本實(shí)施例中，可以將放大倍數(shù)設(shè)定為1000倍，可根據(jù)計(jì)算精度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性要求，在材料的不同部位采集10-20幅甚至更多的圖像，采集后的圖像中的其中一副如圖2所示，針對該圖所示的圖像具體論述下面的步驟。步驟2、提取纖維的單像素邊緣首先對采集到的圖像任意選取一塊區(qū)域作為取樣區(qū)域。針對整幅掃描電子顯微鏡圖像，可選多種取樣區(qū)域方案，如圖3至圖6所示，為四種不同的方案，圖中的網(wǎng)格區(qū)域表示需要檢測的區(qū)域。以上四個(gè)方案所得到的主體直徑數(shù)據(jù)如下表所示，其中，方案1至方案4分別對應(yīng)與圖3至圖6
權(quán)利要求
1.一種利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)檢測熔噴超細(xì)纖維主體直徑方法，其特征在于，步驟為步驟1、圖像采集利用掃描電子顯微鏡在設(shè)定放大倍數(shù)下，隨機(jī)選取熔噴非織造材料的不同部位進(jìn)行圖像采集；步驟2、提取纖維的單像素邊緣對采集到的圖像依照一定的取樣方案選取一塊區(qū)域作為取樣區(qū)域，針對該取樣區(qū)域進(jìn)行邊緣檢測，隨后進(jìn)行二值化分割，再經(jīng)過索引表法細(xì)化的方法得到熔噴超細(xì)纖維單像素寬的邊緣；步驟3、利用直線段替代纖維邊緣利用直線判斷算法將纖維交叉部分的邊緣斷開，得到獨(dú)立的纖維邊緣，然后用直線連接纖維邊緣的兩端點(diǎn)；步驟4、矩形邊配對根據(jù)纖維兩邊緣的之間的位置關(guān)系將提取的直線段配對為矩形邊，利用矩形兩平行邊之間的直線距離計(jì)算得到纖維直徑圖像像素尺寸；步驟5、直徑計(jì)算利用實(shí)際尺寸與圖像像素尺寸之間的比例，計(jì)算每根纖維的實(shí)際直徑；步驟6、重復(fù)步驟2至步驟5直至處理完步驟1中所采集到的所有圖像，將所得的數(shù)據(jù)繪制成纖維直徑直方圖，根據(jù)該圖得到熔噴材料試樣中纖維的主體直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)檢測熔噴超細(xì)纖維主體直徑方法，其特征在于所述纖維直徑圖像像素尺寸的計(jì)算公式為
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)檢測熔噴超細(xì)纖維主體直徑方法，其特征在于步驟5中實(shí)際尺寸與圖像像素尺寸之間的比例的計(jì)算過程為根據(jù)圖像中的比例尺對掃描電子顯微鏡圖像的實(shí)際放大倍數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，隨后計(jì)算出圖像中像素尺寸與實(shí)際尺寸之間的比例。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)檢測熔噴超細(xì)纖維主體直徑方法，其特征在于，步驟為依次進(jìn)行圖像采集、提取纖維的單像素邊緣、利用直線段替代纖維邊緣、矩形邊配對及直徑計(jì)算，重復(fù)提取纖維的單像素邊緣至直徑計(jì)算的步驟，直至處理完采集到的所有圖像，將所得的數(shù)據(jù)繪制成纖維直徑直方圖，根據(jù)該圖得到熔噴材料試樣中纖維的主體直徑。利用本發(fā)明的方法，可自動(dòng)測試各種熔噴非織造材料的纖維主體直徑，并具有測試速度快，結(jié)果客觀，準(zhǔn)確的特點(diǎn)，測試結(jié)果可用于指導(dǎo)和調(diào)整熔噴非織造材料生產(chǎn)工藝，并可用于熔噴材料過濾效率、阻隔效率的預(yù)測。
文檔編號G01B11/08GK102359762SQ20111016583
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者吳海波, 張思云, 張賢淼, 殷保璞, 王榮武, 陳澤蕓, 靳向煜 申請人:東華大學(xué)