專利名稱：織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與織物毛球有關(guān)，特別是一種關(guān)于織物毛球起球等級的客觀評估系統(tǒng)及其評估方法。
隨著信息時代的到來及計算機軟硬件的發(fā)展，許多研究者已經(jīng)借助計算機視覺和模式識別技術(shù)來代替人的視覺和人腦分析，對織物起球等級客觀評估進行研究。如Konda(1990)、Panhuber(1994)、Xu(1997)、His(1998)、Ramgulam(1993)、Abril(1998、2000)及Sirikasemler(2000)等對織物起球等級的客觀評估進行了研究。研究方法可分為灰度圖像分析方法、距離圖像分析方法和光電法。
灰度圖像系統(tǒng)就是采用CCD攝像機及個人計算機系統(tǒng)將起球織物的三維場景映射到二維傳感平面上，只保留光強信息?；叶葓D像的像素值代表一定條件下織物表面的反射光強度，通過對灰度圖像分析提取毛球信息，然后評級。Konda、Panhuber、Xu、Abril及His等人對織物的灰度圖像先進行噪聲去除、光照不勻修正、底紋濾除等預(yù)處理，再采用全局閾值、分塊閾值、或模板匹配對毛球分割，然后根據(jù)毛球個數(shù)、面積、密度、均勻性、對比度、取向度等指標確定織物的起球等級。盡管以上研究都取得了一定的成果，但仍處于一種探索階段，只適合于淺色、素色及簡單組織織物，不適應(yīng)于紋理復(fù)雜或伴有局部印花的織物。
距離圖像系統(tǒng)主要為激光三角法測量系統(tǒng)，通過激光逐點掃描織物表面，得到反映織物表面整個高度分布的二維數(shù)據(jù)即圖像，再進行毛球信息的提取和評級。Ramgulam及Sirikasemler等采用激光三角法對織物的距離圖像進行分析，經(jīng)簡單的預(yù)處理后，前者采用向后削減的全局閾值法分割毛球，根據(jù)毛球的突出面積、毛球總數(shù)、最大毛球突出面積和最大毛球高度評級，后者分別用分形理論、傅立葉變換和小波變換對織物的毛球和茸毛進行分析，采用全局閾值分割毛球，提取的指標有平均高度、毛球分形維、毛球功率譜能量變換、小波能量等十四個指標。但由于激光逐點掃描，速度慢(尤其是深色織物)，且價格昂貴。所以，九十年代后分析起球的客觀評估系統(tǒng)仍舊以CCD攝像系統(tǒng)為主。
國內(nèi)學(xué)者史廣安等根據(jù)織物表面光澤度與表面粗糙度的相關(guān)性，研究了織物起毛起球程度與正反射光強的相關(guān)關(guān)系，并引入織物起球度來描述織物的起毛起球程度。他們認為起毛起球程度實質(zhì)就是起球后表面粗糙度對于未起球時表面粗糙度的相對變化，用實驗測出織物起毛起球前后的正反射光強計算織物的起球度來評定織物起毛起球等級。該方法的可測指標只有一個，不能反映同一強度分布范圍內(nèi)各種毛球形態(tài)分布及具體指標。
His分析織物茸毛時采用普通光源切面投影的方法計算茸毛的高度?？椢锢p繞在一桿上，織物的一端給予一定張力后自由懸掛，另一端由微步電機帶動作垂直于桿方向的水平運動，普通光源位于桿下方，配有放大鏡頭的CCD位于織物上方，對繞在桿上的織物進行隨機非連續(xù)多幀采樣。該方法的缺點是所采集圖像對應(yīng)物體表面面積小于2mm×2mm，如茸毛高度大于2mm，則不能被完全統(tǒng)計，而且一根茸毛很有可能部分處于攝像頭的焦距之內(nèi)，另外一部分處于焦距之外，在圖像上表現(xiàn)為部分清晰部分模糊，影響茸毛高度的分析。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一箱體，該箱體內(nèi)設(shè)有一細桿、一調(diào)節(jié)輥和一傳動軸，過該細桿、調(diào)節(jié)輥和傳動軸繞設(shè)一傳送帶，當用一電機帶動傳動軸運動時，可使傳送帶及固定在該傳送帶上的織物繞細桿、調(diào)節(jié)輥和傳動軸緩慢移動；在該箱體內(nèi)，在細桿的正下方設(shè)有一光源和一毛玻璃，在細桿的正上方的箱體外設(shè)有CCD攝像頭，該箱體上開有一長方形通光孔，光源發(fā)出的光經(jīng)毛玻璃以準平行光照射到細桿上的待測織物上，攝像頭通過長方形孔可對待測織物進行攝像；該攝像頭連續(xù)攝取的圖像通過安裝在計算機中的采集卡送入計算機并進行數(shù)據(jù)分析處理。
所說的調(diào)節(jié)輥具有調(diào)節(jié)機構(gòu)，可以調(diào)節(jié)傳送帶的張力。
利用上述織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)進行織物毛球起球等級的評估方法，其特征在于包括下列步驟①試樣(待測織物)固定在傳送帶上；②開光源，以準平行光通過毛玻璃照射到細桿上；③調(diào)節(jié)背景光，達到灰度值約200；④啟動電機驅(qū)動傳動軸旋轉(zhuǎn)，帶動傳送帶運動，試樣跟隨運動；⑤當試樣開始包覆細桿時，攝像頭連續(xù)對試樣攝取多幀圖像，送入計算機；⑥計算機利用邊緣檢測算子(LOG算子)檢測每一幀織物切面投影輪廓線，并提取輪廓線高度，得到一維高度數(shù)據(jù)；⑦將多幀圖像的輪廓線高度數(shù)據(jù)，根據(jù)試樣運動方向拼接，得到二維數(shù)據(jù)矩陣，即距離圖像；⑧利用匹配濾波器組，對距離圖像進行匹配濾波，檢測距離圖像中的毛球，應(yīng)用自適應(yīng)閾值法分割毛球，將背景和毛球區(qū)分開來；⑨特征提取，計算機根據(jù)毛球所占像素的大小，將毛球分成大(像素≥16)、中(6≤像素≤16)、小(3≤像素＜6)三類，然后分別統(tǒng)計大、中、小三類毛球的面積、數(shù)量和體積指標；⑩起球等級模糊識別選取大毛球個數(shù)、大毛球面積和大毛球體積作為模糊特征向量，然后進行毛球等級的綜合評定，最后輸出待測織物起球等級。
本發(fā)明的優(yōu)點是用該方法測試織物毛球，成本低，獲取織物三維輪廓信息速度較快(相對于激光三角測量而言)。由于該方法先提取序列投影圖像輪廓線高度數(shù)據(jù)，再拼接得到反映織物三維輪廓信息的距離圖像，色織物的色彩和印花織物的花紋對輪廓線提取無任何影響，且因大多數(shù)毛球浮于織物的組織結(jié)構(gòu)之上，織物的組織結(jié)構(gòu)也基本上對輪廓線提取無影響，因此避免了織物組織結(jié)構(gòu)和色彩對毛球信息提取的影響，從后面具體實施方式
部分的距離圖像也可看出本方法具有上述優(yōu)點，從而使本系統(tǒng)達到了以計算機視覺代替人眼客觀評估織物起球等級的目的。


圖1是本發(fā)明織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是織物切面投影圖。
圖3是利用邊緣檢測LOG算子對圖2織物切面投影圖進行邊緣檢測的結(jié)果。
圖4是匹配濾波檢測和局部毛球分割示意圖。
圖5是毛球圖像的小波多尺度匹配濾波輸出檢測示意圖。
圖6是織物試樣起球等級評估結(jié)果圖像。
圖中1-光源2-毛玻璃 3-細桿4-調(diào)節(jié)輥 41-調(diào)節(jié)機構(gòu)5-傳送帶 51-試樣 6-傳動軸 7-箱體71-長方形孔8-攝像頭 9-計算機圖1是本發(fā)明織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本發(fā)明織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)，包括一箱體7，該箱體7內(nèi)設(shè)有一細桿3、一調(diào)節(jié)輥4和一傳動軸6，過該細桿3、調(diào)節(jié)輥4和傳動軸6繞設(shè)一傳送帶5，當用一電機帶動傳動軸6運動時，可使傳送帶5及固定在該傳送帶5上的織物51繞細桿3、調(diào)節(jié)輥4和傳動軸6緩慢移動；在該箱體7內(nèi)，在細桿3的正下方設(shè)有一光源1和一毛玻璃2，在細桿3的正上方的箱體7外設(shè)有CCD攝像頭8，該箱體7上開有一長方形通光孔71，光源1發(fā)出的光經(jīng)毛玻璃2以準平行光照射到細桿3上的待測織物51上，攝像頭8通過長方形孔71可對待測織物51進行攝像；該攝像頭8連續(xù)攝取的圖像通過安裝在計算機9中的采集卡送入計算機9，該計算機根據(jù)軟件程序進行數(shù)據(jù)分析處理。
所說的調(diào)節(jié)輥4具有體積機構(gòu)41，可以調(diào)節(jié)傳送帶5的強力，以保證攝像的質(zhì)量。
利用上述系統(tǒng)進行織物毛球起球等級的評估方法，包括下列步驟①將試樣，即待測織物51固定在傳送帶5上；②開啟光源1，以準平行光通過毛玻璃2照射到細桿3上；③調(diào)整背景光，達到灰度值約200；④啟動電機驅(qū)動傳動軸6旋轉(zhuǎn)，帶動傳送帶5運動，試樣51跟隨運動；⑤當試樣51開始包覆細桿3時，啟動CCD攝像機，攝像頭8連續(xù)對試樣51攝取400幀圖像，送入計算機9；
⑥計算機9利用邊緣檢測算子--LOG算子檢測每一幀圖像--織物51切面投影輪廓線，并提取輪廓線高度，如圖3所示，得到一維高度數(shù)據(jù)(400個高度數(shù)據(jù))；⑦將400幀圖像的輪廓線高度數(shù)據(jù)(400個高度數(shù)據(jù))根據(jù)試樣51運動方向拼接，得到一個400×400的二維矩陣，即距離圖像；該圖像反映織物51表面三維輪廓高度情況，每幀切面投影圖像的輪廓線高度數(shù)據(jù)對應(yīng)于該圖像的某一行；⑧利用匹配濾波器組，對上述距離圖像進行匹配濾波，檢測距離圖像中的毛球，應(yīng)用自適應(yīng)閾值法分割毛球，將背景和毛球區(qū)分開，其形象過程如圖4和圖5所示；⑨特征提取，根據(jù)毛球所占像素的大小，將毛球分成大(像素≥16)、中(6≤像素≤16)、小(3≤像素＜6)三類，然后分別統(tǒng)計大、中、小三類毛球的面積、數(shù)量和體積指標；⑩起球等級模糊識別，選取大毛球個數(shù)、大毛球面積和大毛球體積三個指標作為模糊特征向量，并以相關(guān)值大小，作為模糊積分中各指標的主觀權(quán)重進行毛球起球等級的綜合評定，輸出待測織物起球等級。
采用本發(fā)明的評估系統(tǒng)和上述方法，對平紋印花織物和深色色織物試樣進行起球客觀評估，其結(jié)果如圖6所示，自上而下分別為一個平紋印花織物和3個深色色織物試樣，從左至右分別為原圖像、距離圖像和毛球分割圖，由圖可以看出距離圖像已經(jīng)消除了印花和色織物紋理的影響，對平紋印花織物起球程度的客觀評定結(jié)果是2級，色織物分別為1級、2級和3級。
本發(fā)明織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)，經(jīng)實踐證明具有下列優(yōu)點1、用本發(fā)明測試織物起球等級，成本低，可快速獲得織物三維輪廓信息；2、評估與織物的色彩、紋理基本無關(guān)，只與毛球有關(guān)；3、一旦樣本建立以后，起球等級的評估避免了人為的主觀因素，比較客觀，重復(fù)誤差小，一致性較好。
權(quán)利要求
1.一種織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一箱體(7)，該箱體(7)內(nèi)設(shè)有一細桿(3)、一調(diào)節(jié)輥(4)和一傳動軸(6)，過該細桿(3)、調(diào)節(jié)輥(4)和傳動軸(6)繞設(shè)一傳送帶(5)，當用一電機帶動傳動軸(6)運動時，可使傳送帶(5)及固定在該傳送帶(5)上的織物(51)繞細桿(3)、調(diào)節(jié)輥(4)和傳動軸(6)緩慢移動；在該箱體(7)內(nèi)，在細桿(3)的正下方設(shè)有一光源(1)和一毛玻璃(2)，在細桿(3)的正上方的箱體(7)外設(shè)有攝像頭(8)，該箱體(7)上開有一長方形通光孔(71)，光源(1)發(fā)出的光經(jīng)毛玻璃(2)以準平行光照射到細桿(3)上的待測織物(51)上，攝像頭(8)通過長方形孔(71)可對待測織物(51)進行攝像；該攝像頭(8)連續(xù)攝取的圖像通過安裝在計算機(9)中的采集卡送入計算機(9)并進行數(shù)據(jù)分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)，其特征在于所說的調(diào)節(jié)輥(4)具有調(diào)節(jié)機構(gòu)(41)，可以調(diào)節(jié)傳送帶(5)的張力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物起球等級的客觀評估系統(tǒng)進行織物毛球起球等級的評估方法，其特征在于包括下列步驟①試樣(待測織物)(51)固定在傳送帶(5)上；②開光源(1)，以準平行光通過毛玻璃(2)照射到細桿(3)上；③調(diào)節(jié)背景光，達到灰度值約200；④啟動電機驅(qū)動傳動軸(6)旋轉(zhuǎn)，帶動傳送帶(5)運動，試樣(51)跟隨運動；⑤當試樣(51)開始包覆細桿(3)時，攝像頭(8)連續(xù)對試樣(51)攝取多幀圖像，送入計算機(9)；⑥計算機(9)利用邊緣檢測算子(LOG算子)檢測每一幀織物(51)切面投影輪廓線，并提取輪廓線高度，得到一維高度數(shù)據(jù)；⑦將多幀圖像的輪廓線高度數(shù)據(jù)，根據(jù)試樣(51)運動方向拼接，得到二維數(shù)據(jù)矩陣，即距離圖像；⑧利用匹配濾波器組，對距離圖像進行匹配濾波，檢測距離圖像中的毛球，應(yīng)用自適應(yīng)閾值法分割毛球，將背景和毛球區(qū)分開來；⑨特征提取，計算機根據(jù)毛球所占像素的大小，將毛球分成大(像素≥16)、中(6≤像素≤16)、小(3≤像素＜6)三類，然后分別統(tǒng)計大、中、小三類毛球的面積、數(shù)量和體積指標；⑩起球等級模糊識別選取大毛球個數(shù)、大毛球面積和大毛球體積作為模糊特征向量，然后進行毛球等級的綜合評定，最后輸出待測織物的起球等級。
全文摘要
一種織物起球等級的客觀評估系統(tǒng),其特征在于該系統(tǒng)包括:一箱體,該箱體內(nèi)設(shè)有一細桿、一調(diào)節(jié)輥和一傳動軸,過該細桿、調(diào)節(jié)輥和傳動軸繞設(shè)一傳送帶,當用一電機帶動傳動軸運動時,可使傳送帶及固定在該傳送帶上的織物繞細桿、調(diào)節(jié)輥和傳動軸緩慢移動;在該箱體內(nèi),在細桿的正下方設(shè)有一光源和毛玻璃,在細桿的正上方的箱體外設(shè)有攝像頭,該箱體上開有一長方形通光孔,光源發(fā)出的光經(jīng)毛玻璃以準平行光照射到細桿上的待測織物上,攝像頭通過長方形孔可對待測織物進行攝像;該攝像頭連續(xù)攝取的圖像通過安裝在計算機中的采集卡送入計算機并進行數(shù)據(jù)分析處理,最后得出待測織物的起球等級。
文檔編號G01N21/88GK1359000SQ0211054
公開日2002年7月17日 申請日期2002年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月14日
發(fā)明者徐增波, 陳霞, 黃秀寶 申請人:東華大學(xué)