本發(fā)明具體涉及基于圖像處理的織物導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器及測(cè)試方法，屬于圖像測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著生活水平的提高，人們對(duì)織物舒適性的追求日趨強(qiáng)烈，要求材料具有調(diào)節(jié)濕熱平衡的作用，讓人感覺(jué)舒適，如濕餐巾、醫(yī)用繃帶等。目前導(dǎo)濕織物的研究與開(kāi)發(fā)主要在導(dǎo)濕纖維開(kāi)發(fā)、新型織物組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及后整理等方面。然而如何來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)織物導(dǎo)濕性能則需涉及到測(cè)試織物導(dǎo)濕性實(shí)驗(yàn)手段的合理性和測(cè)試精度的高低問(wèn)題。因此，織物的導(dǎo)濕性測(cè)試在紡織品測(cè)試中占有非常重要的地位。

織物導(dǎo)濕性的測(cè)試方法有很多，按其原理主要有四類方法，即條帶芯吸法、滴液法、稱重法和保水率法。不同方法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，其中滴液法的優(yōu)點(diǎn)是：可測(cè)試織物經(jīng)、緯向的導(dǎo)濕最大位移，液滴在織物上擴(kuò)散的最大面積和液滴完全潤(rùn)濕織物的快慢程度；測(cè)試時(shí)間較短，操作也較方便；能較全面地反映不同織物的導(dǎo)濕性能的差異。缺點(diǎn)是：潤(rùn)濕時(shí)間的測(cè)試受主觀因素干擾較大，影響測(cè)試結(jié)果；只能獲得液體在織物上擴(kuò)散的最大面積，無(wú)法獲得擴(kuò)散速率。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于織物導(dǎo)濕性能的測(cè)試儀器也有很多，使用方法不盡相同。主要有電響應(yīng)原理自動(dòng)檢測(cè)法、有色液體測(cè)試法、超聲波定位法、CCD測(cè)定法、電阻測(cè)定法等。其中CCD測(cè)定方法技術(shù)還不成熟，它是基于圖像處理技術(shù)的，許多方法仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，是目前研究的熱點(diǎn)。

本系統(tǒng)從測(cè)試原理上使用的是滴液法，而儀器的研制采用CCD測(cè)定方法。在總結(jié)前人所做工作基礎(chǔ)上，從實(shí)用角度出發(fā)，為克服滴液法及CCD測(cè)定方法現(xiàn)有的缺點(diǎn)或不足，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套基于圖像處理技術(shù)的織物導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了基于圖像處理的織物導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器及測(cè)試，所述測(cè)試儀器包括：

(1)透明箱子：透明箱子四周是由透明材料做成的，盡量不因?yàn)楣饩€而影響攝像頭的拍攝效果，放置在底部，并通過(guò)卡箍固定在立桿上。在透明箱子中間還需固定四個(gè)透明塑料，用于放置中空黑板。

(2)中空黑板：中空黑板是中間為正方形空心的黑色木板，用于放置測(cè)試織物使用。在測(cè)試織物放置好之后，需在四個(gè)角固定，防止布料移動(dòng)，放置在透明箱子中。

(3)加液裝置：由一個(gè)儲(chǔ)水罐和一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥組成，類似與掛水打點(diǎn)滴裝置，可控制水滴的流速，在滴液前，如入少許顏料，增強(qiáng)與布料的對(duì)比度。通過(guò)固定裝置的兩端卡箍將加液裝置與立桿固定起來(lái)，儲(chǔ)水罐也是通過(guò)卡箍與立桿固定。

(4)攝像頭：普通CCD攝像頭，可以是串口攝像頭，也可以選擇基于USB 接口的攝像頭。攝像頭放置在中空黑板下底板上，并鉆孔將攝像頭電源線和數(shù)據(jù)線引出，分別接到計(jì)算機(jī)和電源插座上。

(5)計(jì)算機(jī)：包含導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器PC軟件一套。通過(guò)計(jì)算機(jī)串口或USB接口與攝像頭相連。

計(jì)算機(jī)主要包含導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器PC軟件。在需要拍攝圖像時(shí)，PC軟件系統(tǒng)只需發(fā)送拍攝指令至攝像頭，攝像頭在接收到指令后，即拍攝圖像，并將圖像數(shù)據(jù)傳回計(jì)算機(jī)。這時(shí)，PC軟件系統(tǒng)接收到串口來(lái)的數(shù)據(jù)，就可對(duì)其進(jìn)行圖像處理，以得到水滴實(shí)際擴(kuò)散面積，最終將結(jié)果輸出到EXCEL文件中去。

具體步驟如下：

1、準(zhǔn)備用于測(cè)定的織物，該織物包括機(jī)織物、針織物和無(wú)紡布。將織物修剪為長(zhǎng)50mmx50mm的方形樣片。

2、準(zhǔn)備用于測(cè)定的液體。

3、計(jì)算樣片的實(shí)際面積，記為S0；

4、獲取樣片的像素?cái)?shù)值，記為P0，將樣片圖像處理成灰度圖像，如圖5所示；并對(duì)灰度圖像進(jìn)行中值濾波；然后進(jìn)行自適應(yīng)分割，分割后的圖像如圖6所示，為二值圖像。這樣，測(cè)試布料的像素?cái)?shù)就可通過(guò)統(tǒng)計(jì)像素值為255(白色)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)來(lái)求得，即P0的值。

5、使用加液裝置在需要測(cè)試的樣片表面滴上液滴，同時(shí)軟件系統(tǒng)發(fā)送拍攝指令到攝像頭。

6、攝像頭拍攝圖像，拍攝后會(huì)自動(dòng)將圖像數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串口發(fā)送至計(jì)算機(jī)(圖7)。

7、對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。在獲得測(cè)試布料的像素?cái)?shù)后，需將黑木板撤掉，并開(kāi)始滴液。軟件系統(tǒng)定期(根據(jù)測(cè)試周期)發(fā)送拍攝指令到攝像頭，以獲取到圖像數(shù)據(jù)，接著進(jìn)行圖像預(yù)處理。圖像預(yù)處理目的是對(duì)圖像進(jìn)行濾波，去除孤立黑點(diǎn)，使得圖像變得更加柔和。本系統(tǒng)采用了3*3的中值濾波算法進(jìn)行濾波處理(圖8)。

8、對(duì)圖像進(jìn)行自適應(yīng)分割。其目的是對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理。本系統(tǒng)采用的是基于直方圖的迭代的閾值分割算法(圖9)。

9、對(duì)圖像進(jìn)行區(qū)域增長(zhǎng)算法得到P的值。區(qū)域增長(zhǎng)算法的作用是用于精確求出圖像中單個(gè)區(qū)域。統(tǒng)計(jì)該圖像中黑色像素(像素值為0)的總數(shù)，記為P。經(jīng)過(guò)區(qū)域增長(zhǎng)算法處理后的圖像如圖10所示。

10、校正系數(shù)K的獲取。K值的獲取方法如下：將規(guī)則現(xiàn)狀(如方形或者圓形圖案，設(shè)面積記為ST)放在未滴液的測(cè)試布料上，然后通過(guò)上述的圖像處理，得出S0、P0和P的值，再通過(guò)如下公式計(jì)算得到真實(shí)液滴的面積，記為S。

S＝S0*P/P0

那么：

K＝S/ST

11、計(jì)算水滴實(shí)際擴(kuò)散面積。利用S＝S0*P/(K*P0)公式進(jìn)行計(jì)算。

有益效果

將對(duì)織物的導(dǎo)濕性能測(cè)試起到如下作用：

(1)可以消除因檢驗(yàn)人員的主觀性帶來(lái)的結(jié)果不可靠、精確度及重復(fù)性差的弊端，體現(xiàn)出快速、準(zhǔn)確、高可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)越性。

(2)可以作為織物導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器的核心技術(shù)，大大提高織物導(dǎo)濕性能的測(cè)量精度和速度。

(3)嚴(yán)格控制硬件成本，如將普通攝像頭換成現(xiàn)在國(guó)外經(jīng)常使用的價(jià)格昂貴的高速攝影設(shè)備，極大降低成本，其經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)非?？捎^。

(4)由于導(dǎo)濕性能測(cè)試在紡織行業(yè)非常普遍和重要，因此其應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明測(cè)試儀器示意圖；

圖2為本發(fā)明技術(shù)方案示意圖；

圖3為參數(shù)設(shè)置界面；

圖4為手動(dòng)測(cè)試界面；

圖5為自動(dòng)測(cè)試界面；

圖6為未滴液的圖像；

圖7為處理后的圖像；

圖8為未經(jīng)濾波的圖像；

圖9為經(jīng)過(guò)中值濾波后的圖像；

圖10為自適應(yīng)分割處理后的圖像；

圖11為區(qū)域增長(zhǎng)算法處理后的圖像。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

基于圖像處理的織物導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器及測(cè)試，圖2為本發(fā)明技術(shù)方案示意圖，圖1為發(fā)明測(cè)試儀器示意圖，所述測(cè)試儀器包括：(1)透明箱子：透明箱子30cm*30cm*50cm)四周是由透明材料(長(zhǎng)寬高：20mm*20mm*5mm)做成的，盡量不因?yàn)楣饩€而影響攝像頭的拍攝效果，放置在底部，并通過(guò)卡箍固定在立桿上。在透明箱子中間還需固定四個(gè)透明塑料，用于放置中空黑板。

(2)中空黑板：中空黑板是中間為正方形空心的黑色木板，用于放置測(cè)試織物使用。在測(cè)試織物放置好之后，需在四個(gè)角固定，防止布料移動(dòng)，放置在透明箱子中。

(3)加液裝置：由一個(gè)儲(chǔ)水罐和一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥組成，類似與掛水打點(diǎn)滴裝置，可控制水滴的流速，在滴液前，如入少許顏料，增強(qiáng)與布料的對(duì)比度。通過(guò)固定裝置的兩端卡箍將加液裝置與立桿固定起來(lái)，儲(chǔ)水罐也是通過(guò)卡箍與立桿固定。

(4)攝像頭：普通CCD攝像頭，可以是串口攝像頭，也可以選擇基于USB接口的攝像頭。攝像頭放置在中空黑板下底板上，并鉆孔將攝像頭電源線和數(shù)據(jù)線引出，分別接到計(jì)算機(jī)和電源插座上。

(5)計(jì)算機(jī)：包含導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器PC軟件一套。通過(guò)計(jì)算機(jī)串口或USB接口與攝像頭相連。計(jì)算機(jī)主要包含導(dǎo)濕性能測(cè)試儀器PC軟件。在需要拍攝圖像時(shí)，PC軟件系統(tǒng)只需發(fā)送拍攝指令至攝像頭，攝像頭在接收到指令后，即拍攝圖像，并將圖像數(shù)據(jù)傳回計(jì)算機(jī)。這時(shí)，PC軟件系統(tǒng)接收到串口來(lái)的數(shù)據(jù)，就可對(duì)其進(jìn)行圖像處理，以得到水滴實(shí)際擴(kuò)散面積，最終將結(jié)果輸出到EXCEL文件中去。

該P(yáng)C軟件可設(shè)置為手動(dòng)測(cè)試(圖4)和自動(dòng)測(cè)試(圖5)。其中手動(dòng)測(cè)試為手工處理，每次僅獲取一次液滴的面積；而自動(dòng)測(cè)試則可定期獲取液滴的面積，在測(cè)試之前必須設(shè)置如下參數(shù)(圖3)。

具體實(shí)施步驟包括：

1、準(zhǔn)備用于測(cè)定的織物，該織物包括機(jī)織物、針織物和無(wú)紡布。將織物修剪為長(zhǎng)50mm，寬為50mm的樣片。

2、準(zhǔn)備用于測(cè)定的液體。

3、計(jì)算樣片的實(shí)際面積S0。

4、獲取樣片的像素?cái)?shù)，即P0的值。將樣片圖像處理成灰度圖像，如圖5所示；并對(duì)灰度圖像進(jìn)行中值濾波；然后進(jìn)行自適應(yīng)分割，分割后的圖像如圖7所示，為二值圖像。這樣，測(cè)試布料的像素?cái)?shù)就可通過(guò)統(tǒng)計(jì)像素值為255(白色) 的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)來(lái)求得，即P0的值。

5、使用加液裝置在需要測(cè)試的樣片表面滴上液滴，同時(shí)軟件系統(tǒng)發(fā)送拍攝指令到攝像頭。

6、攝像頭拍攝圖像，拍攝后會(huì)自動(dòng)將圖像數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串口發(fā)送至計(jì)算機(jī)(圖8)。

7、對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。在獲得測(cè)試布料的像素?cái)?shù)后，需將黑木板撤掉，并開(kāi)始滴液。軟件系統(tǒng)定期(根據(jù)測(cè)試周期)發(fā)送拍攝指令到攝像頭，以獲取到圖像數(shù)據(jù)，接著進(jìn)行圖像預(yù)處理。圖像預(yù)處理目的是對(duì)圖像進(jìn)行濾波，去除孤立黑點(diǎn)，使得圖像變得更加柔和。本系統(tǒng)采用了3*3的中值濾波算法進(jìn)行濾波處理(圖9)。

8、對(duì)圖像進(jìn)行自適應(yīng)分割。其目的是對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理。本系統(tǒng)采用的是基于直方圖的迭代的閾值分割算法(圖9)。

9、對(duì)圖像進(jìn)行區(qū)域增長(zhǎng)算法得到P的值。區(qū)域增長(zhǎng)算法的作用是用于精確求出圖像中單個(gè)區(qū)域。統(tǒng)計(jì)該圖像中黑色像素(像素值為0)的個(gè)數(shù)，即可得到P的值。經(jīng)過(guò)區(qū)域增長(zhǎng)算法處理后的圖像如圖10所示。

10、校正系數(shù)K的獲取。K值的獲取方法如下：將規(guī)則現(xiàn)狀(如方形或者圓形圖案，設(shè)面積記為ST)放在未滴液的測(cè)試布料上，然后通過(guò)上述的圖像處理，得出S0、P0和P的值，再通過(guò)如下公式計(jì)算得到S。

S＝S0*P/P0

那么：

K＝S/ST

11、計(jì)算水滴實(shí)際擴(kuò)散面積。利用S＝S0*P/(K*P0)公式進(jìn)行計(jì)算。