專利名稱：一種實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬機(jī)器視覺智能數(shù)字化信息分析領(lǐng)域，特別是涉及一種實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
紗線質(zhì)量直接關(guān)系著織物和服裝的外觀性能，物理性能和服用性能，在紡織生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。紗線的細(xì)度，毛羽度和條干均勻度直接影響面料的外觀，還影響強(qiáng)力，拉伸性，彈性，耐磨性等物理機(jī)械性能。紗線的外觀信息(粗細(xì)變化、橢圓度、直徑不均率等)對全面評價紗線質(zhì)量、指導(dǎo)制造工藝、預(yù)測織物外觀效果有著極其重要的意義。因此，對于紗線質(zhì)量的檢測從紡織行業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)之日起便成為一個產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控的核心問題；圍繞著紗線的質(zhì)量檢測，國內(nèi)、外紡織同行開發(fā)了很多紗線質(zhì)量檢測儀器。目前，紗線的外觀質(zhì)量的檢測主要由紗線條干均勻度儀和毛羽儀來完成。紗線條干均勻度的原理和方法分為兩種:電容式測量和光電式測量。電容式測量的基本原理是讓紗線以一定速度從平行板電容器極板間通過，由于紗線單位長度的質(zhì)量(線密度)變化而引起電容的介質(zhì)變化，進(jìn)而引起電容量的變化，電容量的變化即反映出紗線條干不勻程度；而光電式測量則讓紗線以一定的速度從兩路正交方向上的光電檢測系統(tǒng)內(nèi)通過，光電傳感器將紗線直徑信號轉(zhuǎn)化為電信號，電信號的變化即反映出紗線的條干不勻程度。然而，傳統(tǒng)的電容式或者光電式條干均勻度儀，只能得到反映紗線粗細(xì)的電容量信號或者光電信號等間接量，不能夠直接獲得紗線的表面外觀或者顏色紋理等更直觀的信息。在某些情況下，更無法準(zhǔn)確、逼真地實(shí)現(xiàn)對紗線外觀的表征。同時，該方法受環(huán)境影響較大，同一紗線所處環(huán)境的溫濕度不同將會造成檢測結(jié)果的較大差異。另外，利用電容式條干儀測得的紗線質(zhì)量不勻率與織物表面質(zhì)量的相關(guān)性不強(qiáng)，難以可靠地預(yù)測布面質(zhì)量。隨著PC處理終端技術(shù)和圖像分析技術(shù)的發(fā)展，研究人員開始運(yùn)用光學(xué)和數(shù)字圖像傳感技術(shù)，精密檢測紗線外觀。采用PC處理終端圖像數(shù)字處理技術(shù)能精確地計量出紗線直徑、橢圓度及不勻率、扭曲度等外觀信息，以實(shí)現(xiàn)對紗線的外觀等級進(jìn)行評估。PC處理終端視覺分析系統(tǒng)是指將光學(xué)和PC處理終端圖像處理技術(shù)相結(jié)合，利用小波分析、傅立葉分析等應(yīng)用數(shù)學(xué)的知識，對圖像傳感器實(shí)時采集到的紗線圖像進(jìn)行圖像處理，得到直觀的紗線細(xì)度不勻。目前對此領(lǐng)域的研究主要放在幾何形態(tài)的測試和表征上，測試的功能范圍仍局限在傳統(tǒng)的條干均勻度和毛羽測試上，測量模式以單一方向獲取得單幀圖像分析、測量為主。然而，由于紗線體的三維立體結(jié)構(gòu)，單角度視野成像檢測存在信息丟失，易造成提取特征的誤差。本發(fā)明提出PC處理終端圖像處理技術(shù)，設(shè)計了四鏡面反射成像裝置，實(shí)現(xiàn)同一視野獲取五個不同角度觀測的紗線外觀圖像，并通過圖像處理技術(shù)，提取不同角度觀測紗線表面特征，并進(jìn)行融合，獲取代表紗線的數(shù)字化特征參數(shù)，為對紗線性能評價和質(zhì)量分析提供科學(xué)依據(jù)。隨著PC處理終端成本降低與性能的提高，以及PC處理終端圖像處理技術(shù)的發(fā)展，PC處理終端技術(shù)在紡織行業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用，前景將更加廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服上述不足，可以實(shí)時獲取多角度的紗線三維立體外觀特征信息，快速準(zhǔn)確的確定紗線的質(zhì)量，并有效減少了人為因素對質(zhì)量評價的影響，提高分析的準(zhǔn)確率的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)與方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)，具有暗箱、圖像采集系統(tǒng)和PC處理終端，圖像采集系統(tǒng)與PC處理終端電連接，暗箱內(nèi)設(shè)有至少兩塊反射鏡和一個LED背光光源。上述實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)具有CCD圖像傳感器和鏡頭。上述實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)的LED背光光源設(shè)置在暗箱的后壁上，圖像采集系統(tǒng)設(shè)置在在暗箱的前壁上且與LED背光光源相對，所述反射鏡具有四塊，反射鏡高度與暗箱內(nèi)壁高度相同，兩塊一組分列于LED背光光源兩側(cè)，對稱分布，每塊反射鏡均與暗箱的側(cè)壁形成夾角，夾角保持在45 75度之間，鏡面指向暗箱中部。一種實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，將待分析紗線上下方向穿過暗箱中部，圖像采集系統(tǒng)通過CCD圖像傳感器和鏡頭同時采集紗線和反射鏡中紗線圖像，并將圖像信息傳輸?shù)絇C處理終端，由圖像分析處理軟件對紗線圖像進(jìn)行處理和分析，獲得紗線表面的特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速、自動對紗線進(jìn)行數(shù)字化分析。上述實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法的特征參數(shù)提取是對每一幀圖像同一檢測位置，分別對圖像中的五個側(cè)面的紗線圖像同時進(jìn)行相關(guān)分析和處理，提取特征，最后將檢測所有圖像紗線外觀特征信息進(jìn)行融合構(gòu)成紗線外觀的特征向量。上述實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法的顏色的提取是采用聚類方法獲取檢測位置的R、G、B顏色分量，并用整個紗線檢測位置顏色分量的均值代表紗線的顏
色
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)，具有暗箱(I)、圖像采集系統(tǒng)(2)和PC處理終端，圖像采集系統(tǒng)(2)與PC處理終端電連接，暗箱(I)內(nèi)設(shè)有至少兩塊反射鏡(3)和一個LED背光光源(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集系統(tǒng)(2)具有CCD圖像傳感器(21)和鏡頭(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)，其特征在于:所述LED背光光源⑷設(shè)置在暗箱⑴的后壁(11)上，圖像采集系統(tǒng)⑵設(shè)置在在暗箱⑴的前壁(12)上且與LED背光光源(4)相對，所述反射鏡(3)具有四塊，反射鏡(3)高度與暗箱(I)內(nèi)壁高度相同，兩塊一組分列于LED背光光源(4)兩側(cè)，對稱分布，每塊反射鏡(3)均與暗箱(I)的側(cè)壁(13)形成夾角，夾角保持在45 75度之間，鏡面指向暗箱(I)中部。
4.一種如權(quán)利要求1所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，其特征在于:待分析紗線上下方向穿過暗箱(I)中部，圖像采集系統(tǒng)(2)通過CXD圖像傳感器(21)和鏡頭(22)同時采集紗線和反射鏡(3)中紗線圖像，并將圖像信息傳輸?shù)絇C處理終端，由圖像分析處理軟件對紗線圖像進(jìn)行處理和分析，獲得紗線表面的特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速、自動對紗線進(jìn)行數(shù)字化分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，其特征在于:所述特征參數(shù)提取是對每一幀圖像同一檢測位置，分別對圖像中的五個側(cè)面的紗線圖像同時進(jìn)行相關(guān)分析和處理，提取特征，最后將檢測所有圖像紗線外觀特征信息進(jìn)行融合構(gòu)成紗線外觀的特征向量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，其特征在于:顏色的提取是采用聚類方法獲取檢測位置的R、G、B顏色分量，并用整個紗線檢測位置顏色分量的均值代表紗線的顏色
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，其特征在于:紗線的圓度采用五側(cè)面圖獲取的直徑來求取，第k個檢測位置圓度的計算方法為
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，其特征在于:紗線毛絨密度的處理是采用圖像掃描檢測方式，以紗線檢測點(diǎn)為起點(diǎn)，向左、右一定面積區(qū)掃描，計數(shù)單位面積毛絨數(shù)目。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，其特征在于:性能和質(zhì)量的評價采用矢量參數(shù)類比的方法處理，用加權(quán)歐拉距離進(jìn)行特征相似度DW(X，Y)作為判別準(zhǔn)則進(jìn)行，其中
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析方法，其特征在于:主要步驟為: a、紗線穿過封閉的暗箱(I)箱體中，控制調(diào)節(jié)好LED背光光源(4)亮度、圖像采集系統(tǒng)(2)曝光量后，按一定的速度帶動紗線穿過暗箱(I)； b、CXD圖像傳感器(21)實(shí)時獲取紗線的三維不同角度圖像，并傳輸給PC處理終端上的圖像處理軟件，PC處理終端根據(jù)預(yù)先設(shè)定紗線分析長度，利用圖像處理技術(shù)對紗線圖像進(jìn)行相關(guān)處理； c、PC處理終端對拼接圖像進(jìn)行濾波去除噪聲，差影減去背景等處理，提取紗線目標(biāo)； d、對N幀圖像中所包含每個側(cè)面紗線圖像分別進(jìn)行有顏色、粗細(xì)變化、橢圓度及絨毛密度等參數(shù)提??； e、對提取的特征參數(shù)進(jìn)行權(quán)重數(shù)據(jù)融合構(gòu)成特征矢量，以代表紗線表面的數(shù)字特征，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。
f、根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)模型的特征參數(shù)和檢測樣本融合的矢量參數(shù)，用加權(quán)歐拉距離進(jìn)行特征相似度DW(X，Y)計算，并作為紗線性能的判別準(zhǔn)則進(jìn)行對紗線質(zhì)量做出分析和評判。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)時紗線外觀數(shù)字化分析系統(tǒng)與方法，具有暗箱、圖像采集系統(tǒng)和PC處理終端，圖像采集系統(tǒng)與PC處理終端電連接，暗箱內(nèi)設(shè)有至少兩塊反射鏡和一個LED背光光源。本發(fā)明能動態(tài)地連續(xù)采集紗線圖像，在特征提取過程中，對每一幀圖像同一檢測位置，分別對圖像中的五側(cè)面的紗線圖像同時其進(jìn)行相關(guān)分析處理，提取特征，最后將檢測所有圖像紗線外觀特征信息進(jìn)行融合構(gòu)成紗線外觀的特征向量，并與標(biāo)準(zhǔn)的樣本進(jìn)行特征相似度DW(X，Y)計算，以此為依據(jù)，對紗線的性能和質(zhì)量做出評判?？梢詫?shí)時獲取多角度的紗線三維立體外觀特征信息，快速準(zhǔn)確的確定紗線的質(zhì)量，并有效減少了人為因素對質(zhì)量評價的影響，提高分析的準(zhǔn)確率，設(shè)計合理，實(shí)用性高。
文檔編號G01B11/10GK103163132SQ201110407650
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者辛斌杰, 楊小俊, 羅國宏 申請人:常州中港紡織智能科技有限公司