計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在紡織品檢驗(yàn)中的應(yīng)用

在以前的紡織品檢驗(yàn)方法中，大多數(shù)紡織廠采用人工檢驗(yàn)法，并根據(jù)人們的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)評(píng)估紡織品質(zhì)量是否合格。這種檢測(cè)方法不但需要耗費(fèi)大量人力,而且檢測(cè)結(jié)果的誤差較大,效率低下,也很難保證檢測(cè)結(jié)果的精度。為了進(jìn)一步提高紡織品的檢驗(yàn)質(zhì)量,可以引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù),其可以利用計(jì)算機(jī)來(lái)獲取待檢紡織物的圖像、形態(tài)和結(jié)構(gòu)參數(shù),并對(duì)這些信息進(jìn)行數(shù)字處理分析,得出比較科學(xué)精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。以下本文就來(lái)詳細(xì)探討計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。1檢測(cè)方法單一對(duì)于紡織物而言,一旦出現(xiàn)起毛或者起球的現(xiàn)象,則不但會(huì)影響其美觀性能,也會(huì)影響其舒適性能。為此,在紡織品檢驗(yàn)中必須要對(duì)其起毛和起球性能進(jìn)行檢測(cè)。在以往的檢測(cè)方法中,主要采用標(biāo)準(zhǔn)樣對(duì)比評(píng)級(jí)、顯微鏡下統(tǒng)計(jì)起毛根數(shù)等手段,但是這些檢測(cè)方法都存在較大的缺陷,如前者的檢測(cè)結(jié)果會(huì)存在較強(qiáng)的主觀性,難以保證結(jié)果的科學(xué)性。而后者則需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力,勞動(dòng)強(qiáng)度較大。這些檢測(cè)方法都難以滿足現(xiàn)代紡織品檢驗(yàn)工作的發(fā)展需求。所以,在對(duì)紡織物起毛、起球性能的檢測(cè)中引入科學(xué)高效的計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)就很有必要,其能夠解決傳統(tǒng)檢測(cè)方法的弊端。因?yàn)樵谶@一技術(shù)中,充分實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的客觀化和定量化。其主要的應(yīng)用流程為:第一,利用計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)采集待檢紡織品的起毛圖像,第二,對(duì)所采集的圖像進(jìn)行相應(yīng)的灰度化處理。第三,對(duì)處理后的灰度圖像做進(jìn)一步的二值化處理,第四,根據(jù)所得到的二值化圖像來(lái)計(jì)算起毛根數(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)講,這個(gè)過(guò)程就是圖像采集、灰度化處理、二值化處理、起毛計(jì)數(shù)。其中二值化處理是最關(guān)鍵的一個(gè)分析環(huán)節(jié),其所采用的閾值是否合理將會(huì)直接影響二值化處理效果以及起毛計(jì)數(shù)的精準(zhǔn)程度。2對(duì)懸垂性的分析紡織物的懸垂性也是其質(zhì)量檢測(cè)的一項(xiàng)內(nèi)容,從20世紀(jì)30年代開(kāi)始,紡織企業(yè)就開(kāi)始對(duì)織物的懸垂性進(jìn)行檢測(cè),在長(zhǎng)期的發(fā)展中,懸垂性測(cè)定儀器和方法也得到了不斷的改進(jìn),但是其所得到的檢測(cè)結(jié)果依然很難達(dá)到精準(zhǔn)的程度。近些年,有學(xué)者提出了在織物懸垂性分析中采用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的方法,并進(jìn)行了相關(guān)研究,發(fā)現(xiàn)這種檢測(cè)方法不但能夠從所采集的二維圖像中評(píng)定出紡織物的懸垂性程度和形態(tài)特征,還能主觀評(píng)價(jià)出其相應(yīng)的三維信息,這樣以來(lái)就可以實(shí)現(xiàn)了主客觀評(píng)價(jià)相統(tǒng)一的檢測(cè)評(píng)定效果,極大的提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度。具體來(lái)講,在檢測(cè)紡織物的懸垂性時(shí),運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)是先由CCD攝像頭采樣,攝取織物懸垂的物理圖像,然后經(jīng)過(guò)圖像采集卡A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字圖像,以灰度圖像格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)。計(jì)算機(jī)對(duì)此灰度圖像進(jìn)行一系列的圖像預(yù)處理,如濾波、二值化、邊緣增強(qiáng)等,除去噪聲、背景等無(wú)用信息,保留與懸垂有關(guān)的信息。最后,對(duì)懸垂圖像的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,提取各種特征參數(shù),計(jì)算表征織物懸垂性能的相應(yīng)指標(biāo)。3織物檢測(cè)分析流程利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)織物圖案進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別分析,可以提出其織物的特征參數(shù),從而判定織物的混紡比,則將極大的提高織物紗線混紡比測(cè)定工作效率,同時(shí)也為改善織物的生產(chǎn)工藝參數(shù)提供了指導(dǎo)依據(jù)。具體來(lái)說(shuō),在計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)中,對(duì)織物的圖案識(shí)別流程是:采集圖像、輸入圖像、預(yù)處理、特征提取、匹配并分類(lèi)、得出識(shí)別結(jié)果。而織物紗線混紡比的圖像處理分析流程則為:采集圖像、濾波去噪、局部灰度均勻度調(diào)整、二值化處理、粘連纖維分割、標(biāo)記圖像、特征提取、纖維劃分、得出混紡比。近些年,隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,仿真CAD系統(tǒng)也逐漸應(yīng)用在織物的檢測(cè)分析中,這樣不但可以直接對(duì)紗線實(shí)物進(jìn)行有效的質(zhì)量評(píng)價(jià),而且還能夠通過(guò)仿真模擬對(duì)最終的織物性能進(jìn)行評(píng)測(cè)。實(shí)現(xiàn)了不同紗線所織成的成品外觀預(yù)測(cè),這對(duì)于提升紡織物工藝水平有著重要意義。4維密度測(cè)量在以往的織物經(jīng)緯密度測(cè)量中,一般是利用照布鏡或者密度鏡等工具,由人直觀的查出單位長(zhǎng)度中有多少根經(jīng)緯紗。這樣的檢測(cè)方法不但需要花費(fèi)大量的時(shí)間,而且還會(huì)出現(xiàn)較大的誤差,因?yàn)槿说难劬σ恢倍⒅》秶氖挛锟?容易出現(xiàn)疲勞而出現(xiàn)數(shù)錯(cuò)的現(xiàn)象。而借助計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)來(lái)對(duì)經(jīng)緯密度進(jìn)行測(cè)量則能夠很好保證其測(cè)量精準(zhǔn)度,且測(cè)量速度更快,誤差更小。另外,無(wú)論試樣大小,均可以采用這種方法進(jìn)行檢測(cè),這也是其他檢測(cè)方法不能比擬的。其主要的分析流程為:先采取待檢織物的圖像,然后將該圖像輸入計(jì)算機(jī)設(shè)備中,利用圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行傅立葉變換,將織物圖像在空間中的二維灰度分布變換成對(duì)應(yīng)的二維頻率域中的頻譜,進(jìn)而提取圖像的頻率域信息。頻率域中頻率所代表的物理涵義是單位長(zhǎng)度上正弦狀灰度濃淡變化的重復(fù)次數(shù)。由于織物的表面形態(tài)可以在所采集的圖像上體現(xiàn)出來(lái),其經(jīng)緯紗線的排列不同,所表現(xiàn)出的灰度分布形態(tài)也不同,所以通過(guò)圖像分析中獲取的灰度值大小就能夠判斷出經(jīng)緯向紗線的頻率和密度。當(dāng)然,這種密度分析方法僅僅只是對(duì)單層紡織物而言,如果紡織物是雙層,則應(yīng)該對(duì)里外的經(jīng)緯紗分別進(jìn)行密度分析,然后再根據(jù)排列比計(jì)算出最終的總密度。5數(shù)字投影檢測(cè)纖維細(xì)度和長(zhǎng)度應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)測(cè)試?yán)w維細(xì)度的過(guò)程:利用哈氏切片法,得到纖維的縱向切片,纖維樣品經(jīng)過(guò)顯微鏡的光學(xué)放大,其圖像直接投影在工業(yè)攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換器上,轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的電子圖像輸入計(jì)算機(jī),通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像的柔化、二值化、去除干擾等處理獲得較滿意的實(shí)時(shí)輪廓后,再對(duì)纖維的細(xì)度及長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定。邊緣檢測(cè)算子可檢查每個(gè)像素的領(lǐng)域并對(duì)灰度變化率進(jìn)行量化,利用已有的處理結(jié)果進(jìn)行有目的的代換,跟蹤并找到纖維的兩個(gè)不同邊緣。利用3X3強(qiáng)鄰接像素模板檢測(cè)出纖維圖像的邊界再用長(zhǎng)度標(biāo)尺計(jì)算出纖維的長(zhǎng)度及細(xì)度?？缍鄠€(gè)學(xué)科的技術(shù)總之,利用計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)進(jìn)行紡織品檢驗(yàn),是一