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【摘要】：衡量纱线品质的指标通常使纱线粗细不匀指标。当前我国测量纱线不匀的方法一般是测长称重法、仪器测量法及目光检测法,每种方法都有优势和缺陷。由于计算机及图像处理技术的进步,完全应用数字图像处理技术来解决其他检测方法的缺点问题,增强纱线质量检测力度,就此阐述了计算机图像在纺织品检测方面的运用，着重描述了图像处理技术在纱线外观质量检测方面的发展方向。
【关键词】： 图像处理质量检测应用
中图分类号：TP751 文献标识码：A 文章编号：
【正文】：
前言：
数字图像处理在20世纪60年代前后形成的一门学科。早期阶段,图像处理是为了提高图像的质量,把人作为对象，使人的视觉效果有所改善。通常用的方法大多是图像增强、图像分割、边缘提取、形态学分析、图像压缩编码等。从20世纪80年代以后,计算机图像处理技术到了纺织测试階段,从半成品到成品的检验,从机织物、针织物到非织造布的检验,还有模拟控制产品质量,都能借助图像处理技术来实现。从全世界看来,图像处理起初运用于纺织工业来分析地毯的磨损状况,此后在纺织材料的测试领域中的运用范围越来越广。一般的纺织测试措施大多利用手感及目测法,受人为影响比较大,准确率低。但应用图像处理技术能减少主观因素干扰,客观评价纺织品的外观及内在质量,是增大劳动生产率、确保产品质量的重要措施。所以,研究计算机图像处理在纺织测试阶段中的运用有十分关键的意义。
一 计算机图像处理在纺织上的应用
从世界全局看来,计算机图像处理技术在纺织材料测试领域中的应用范围越来越宽，不管是对纤维、纱线或者织物的检测,全是为了符合消费者对产品质量的需求。与此同时,因为现代纺织技术的高速发展和进步,使纺织生产企业都对纺织加工期间的中间产品—纱线的质量提出了更高的标准,纱线质量已经是纺织企业生产的核心课题。所以,应用计算机图像处理技术对纱线外观质量展开客观、精准的检测是非常有必要的。
二 图像处理在纱线外观质量检测上的新发展
纱线的外观质量是纱线质量的主要指标。对于纺织行业来说,纱条的粗细均匀度测试是控制及提高纺织品质量的主要内容之一。纱线的细度均匀度,不但在一定程度上决定纺织品的外观和内在质量,况且还对纺织生产期间的稳定造成很大的影响。所以,准确评定纱线的细度均匀度是业界研究的一个主要课题,并具有很大的经济效益。
1 传统的纱线外观质量检测方法
当前传统的测量纱线不匀率的措施,一般应用目光检测法及乌斯特均匀度仪法。
①目光检验法
目光检验法换句话说是用一摇黑板机把被测纱线均匀地绕在一块180mm×250mm×2mm的黑板上,纱线的缠绕方向和黑板长度方向平行,检测者用黑板及标准样本展开对比,依规定指标对条干均匀度品级展开评定。此种方法可以非常系统地表现纱线条干的优劣,然而此法受人为因素干扰,有随意性,欠缺客观性,重复性差等劣势。
②电容式条干均匀度仪检验法
电容式条干均匀度仪是经由测试纱线横截面积的纤维根数,进而测定纱线的直径。仪器的测试部分是平行金属平板构成的电容器,它利用电容转换机理,在不同体积的试样以特定的速度到达电容器后,极板的电容量将出现变化,这样能获得棉纱线密度的不匀率。此法不但克服了目光检验法由于受人为因素而干扰结果准确性这一缺点,然而这种方法受环境影响比较严重,同一纱线所处环境的温湿度不一样会引起检测结果的差异变大;除此之外,运用电容式条干仪测得的纱线质量不匀率和织物表面质量的相关性不足,不能准确地预测布面质量。
2 利用图像处理技术对纱线均匀度的检测
当前,由于计算机技术在纺织测试领域运用的深入,应用图像处理技术对纱线外观质量展开检测是当前的研究热点也是发展趋势。应用图像处理技术对纱线条干均匀度展开检测不但能客观准确地评定纱线的等级,在检测期间还不受环境的干扰。另外，应用图像处理的方法还能正确地模拟出纱线最后成布面的状况。下面描述当前应用图像处理技术对纱线外观质量展开测试的最新方法。
①利用图像式纱线条干仪测试纱线均匀度
应用图像处理技术研制出的图像式纱线条干仪能克服一般的乌斯特均匀度仪所带的一些严重缺点,发展前景是非宽广。其测试机理是测试纱线不匀率的乌斯特仪III由以前应用电容式传感测试,改为应用光电式方法展开纱线不匀率测试。该仪器可以测定纱线结构性数据,每次扫描纱线达到2 mm精度。并且用三维计算机模拟系统能够模拟机织和针织物,如此一来能防止织造小样因品质不良而出现的时间浪费及成本代价。
②利用图像形态法测试纱线均匀度
图像形态法是说把收集到的纱线黑板图像通过图像预处理、图像二值化、自相关法、数学形态学的处理,获得一幅能够评级的图像。应用该方法对纱线均匀度展开测试能够对纱线的外观质量展开客观评定。具体实施方案是对扫描的纱线黑板图像文件展开解码,然后对解码后的图像再预处理,在这预处理主要有纱线断裂处需进行弥补,充填纱线内部的空隙,切除那些会导致疵点误判的毛羽和去除孤立点;之后应用自有关法来计算纱条的平均直径,参考得到的平均直径能够确定下面进行的腐蚀以及膨胀的结构元;最后应用数学形态学中的腐蚀及膨胀处理,使纱线黑板图像只剩下了疵点和正常纱线,这些疵点主要是粗节和棉结,如此一来就能根据留下的疵点进行评级。
③利用图像纹理分析测试纱线均匀度
图像纹理分析测试纱线均匀度通常是应用图像处理及模式识别技术对黑板图像的均匀度展开自动分析判别,使黑板的分级能自动执行。第一步把黑板图像由CCD摄入,其分辨率通常为512×512,如果直接提取其的特征的话,其运算会是非常巨大的,所以在不干扰图像质量的条件下,一定对图像进行数据压缩。然后再进行灰度变换,特征提取。在这图像的灰度值和纹理是紧密相关的,当其中的灰度变化偏大时,其区域特征是纹理。我们利用灰度共生矩阵对图像的纹理特征进行分析。从分析出来的黑板图像上能得到出,周期不均匀图有斜线和波纹状况,正常图仅在纱线的缠绕方向有间隙条纹,况且两者的图像粗糙度也不一样,两者的特征值也有很大差别,所以能用特征来区分周期不均匀图以及正常图,还能对正常图展开判级。
④利用计算机视觉技术测试纱线均匀度
计算机视觉分析系统是指将光学以及计算机图像处理技术相结合,利用小波分析、傅立叶分析等应用数学的知识,对扫描仪、CCD摄像仪等当时收集到的纱线图像展开图像处理,获得直观的纱线细度不匀。其详细的流程是先对纱线图像采集,然后通过A/D转换器变为数字量,输入计算机中去,对图像行使图像平滑、图像分割等预处理,获得一幅清晰的图像,再对图像进行特征提取及识别,最后构建标准样照图像数据库及标准样照的图像分析数据库,还有被测黑板的图像和数据分析数据库,进行评级。
美国劳森公司的EIB光电式纱线外观检测分析仪是应用计算机视觉技术对纱线展开均匀度检测的。这种最新的仪器装配有一个数字计算机控制的摄像机用来记录纱线外观轮廓,最小015 mm的疵点也可以被检测到,该软件用纱线外观信息出现的图像和统计数据,来衡量纱线疵点对织物外观的干扰,能自动给纱线定级,然而其测试不受相对湿度、温度、颜色及纤维介电系数等因素的干扰,和传统黑板评级比较,除去了了人为因素的误差,还能应用计算机模拟技术来评估织物外观,有利于优化纱线的最终用途,所以该仪器毫无疑问具有一定的实用价值。
【结语】：由于计算机越来越低的成本和性能的逐渐提高，以及计算机图像处理技术具有快速、准确、高可靠性及稳定性等优点，图像处理技术在纺织行业的发展前景会十分广阔。我们能够推测，不久由于计算机检测技术日益成熟和进步，它将越来越广泛地运用于自动化检测的过程，因为市场的需要，图像处理在工业中广泛应用的局面将会出现。
【参考文献】：［1］陈勇，温演庆，朱谱新．计算机图像处理技术应用于纺织检测［J］．纺织科技进展，2006，（6）：7－10．
［2］余成波．数字图像处理及 MATLAB实现［M］．重庆：重庆大学出版社，2003．
[3] 丁学荣,宋广礼.计算机图像处理技术在纺织品测试中的应用[J].上海纺织科技,2005,33(6):59-61.
【关键词】： 图像处理质量检测应用
中图分类号：TP751 文献标识码：A 文章编号：
【正文】：
前言：
数字图像处理在20世纪60年代前后形成的一门学科。早期阶段,图像处理是为了提高图像的质量,把人作为对象，使人的视觉效果有所改善。通常用的方法大多是图像增强、图像分割、边缘提取、形态学分析、图像压缩编码等。从20世纪80年代以后,计算机图像处理技术到了纺织测试階段,从半成品到成品的检验,从机织物、针织物到非织造布的检验,还有模拟控制产品质量,都能借助图像处理技术来实现。从全世界看来,图像处理起初运用于纺织工业来分析地毯的磨损状况,此后在纺织材料的测试领域中的运用范围越来越广。一般的纺织测试措施大多利用手感及目测法,受人为影响比较大,准确率低。但应用图像处理技术能减少主观因素干扰,客观评价纺织品的外观及内在质量,是增大劳动生产率、确保产品质量的重要措施。所以,研究计算机图像处理在纺织测试阶段中的运用有十分关键的意义。
一 计算机图像处理在纺织上的应用
从世界全局看来,计算机图像处理技术在纺织材料测试领域中的应用范围越来越宽，不管是对纤维、纱线或者织物的检测,全是为了符合消费者对产品质量的需求。与此同时,因为现代纺织技术的高速发展和进步,使纺织生产企业都对纺织加工期间的中间产品—纱线的质量提出了更高的标准,纱线质量已经是纺织企业生产的核心课题。所以,应用计算机图像处理技术对纱线外观质量展开客观、精准的检测是非常有必要的。
二 图像处理在纱线外观质量检测上的新发展
纱线的外观质量是纱线质量的主要指标。对于纺织行业来说,纱条的粗细均匀度测试是控制及提高纺织品质量的主要内容之一。纱线的细度均匀度,不但在一定程度上决定纺织品的外观和内在质量,况且还对纺织生产期间的稳定造成很大的影响。所以,准确评定纱线的细度均匀度是业界研究的一个主要课题,并具有很大的经济效益。
1 传统的纱线外观质量检测方法
当前传统的测量纱线不匀率的措施,一般应用目光检测法及乌斯特均匀度仪法。
①目光检验法
目光检验法换句话说是用一摇黑板机把被测纱线均匀地绕在一块180mm×250mm×2mm的黑板上,纱线的缠绕方向和黑板长度方向平行,检测者用黑板及标准样本展开对比,依规定指标对条干均匀度品级展开评定。此种方法可以非常系统地表现纱线条干的优劣,然而此法受人为因素干扰,有随意性,欠缺客观性,重复性差等劣势。
②电容式条干均匀度仪检验法
电容式条干均匀度仪是经由测试纱线横截面积的纤维根数,进而测定纱线的直径。仪器的测试部分是平行金属平板构成的电容器,它利用电容转换机理,在不同体积的试样以特定的速度到达电容器后,极板的电容量将出现变化,这样能获得棉纱线密度的不匀率。此法不但克服了目光检验法由于受人为因素而干扰结果准确性这一缺点,然而这种方法受环境影响比较严重,同一纱线所处环境的温湿度不一样会引起检测结果的差异变大;除此之外,运用电容式条干仪测得的纱线质量不匀率和织物表面质量的相关性不足,不能准确地预测布面质量。
2 利用图像处理技术对纱线均匀度的检测
当前,由于计算机技术在纺织测试领域运用的深入,应用图像处理技术对纱线外观质量展开检测是当前的研究热点也是发展趋势。应用图像处理技术对纱线条干均匀度展开检测不但能客观准确地评定纱线的等级,在检测期间还不受环境的干扰。另外，应用图像处理的方法还能正确地模拟出纱线最后成布面的状况。下面描述当前应用图像处理技术对纱线外观质量展开测试的最新方法。
①利用图像式纱线条干仪测试纱线均匀度
应用图像处理技术研制出的图像式纱线条干仪能克服一般的乌斯特均匀度仪所带的一些严重缺点,发展前景是非宽广。其测试机理是测试纱线不匀率的乌斯特仪III由以前应用电容式传感测试,改为应用光电式方法展开纱线不匀率测试。该仪器可以测定纱线结构性数据,每次扫描纱线达到2 mm精度。并且用三维计算机模拟系统能够模拟机织和针织物,如此一来能防止织造小样因品质不良而出现的时间浪费及成本代价。
②利用图像形态法测试纱线均匀度
图像形态法是说把收集到的纱线黑板图像通过图像预处理、图像二值化、自相关法、数学形态学的处理,获得一幅能够评级的图像。应用该方法对纱线均匀度展开测试能够对纱线的外观质量展开客观评定。具体实施方案是对扫描的纱线黑板图像文件展开解码,然后对解码后的图像再预处理,在这预处理主要有纱线断裂处需进行弥补,充填纱线内部的空隙,切除那些会导致疵点误判的毛羽和去除孤立点;之后应用自有关法来计算纱条的平均直径,参考得到的平均直径能够确定下面进行的腐蚀以及膨胀的结构元;最后应用数学形态学中的腐蚀及膨胀处理,使纱线黑板图像只剩下了疵点和正常纱线,这些疵点主要是粗节和棉结,如此一来就能根据留下的疵点进行评级。
③利用图像纹理分析测试纱线均匀度
图像纹理分析测试纱线均匀度通常是应用图像处理及模式识别技术对黑板图像的均匀度展开自动分析判别,使黑板的分级能自动执行。第一步把黑板图像由CCD摄入,其分辨率通常为512×512,如果直接提取其的特征的话,其运算会是非常巨大的,所以在不干扰图像质量的条件下,一定对图像进行数据压缩。然后再进行灰度变换,特征提取。在这图像的灰度值和纹理是紧密相关的,当其中的灰度变化偏大时,其区域特征是纹理。我们利用灰度共生矩阵对图像的纹理特征进行分析。从分析出来的黑板图像上能得到出,周期不均匀图有斜线和波纹状况,正常图仅在纱线的缠绕方向有间隙条纹,况且两者的图像粗糙度也不一样,两者的特征值也有很大差别,所以能用特征来区分周期不均匀图以及正常图,还能对正常图展开判级。
④利用计算机视觉技术测试纱线均匀度
计算机视觉分析系统是指将光学以及计算机图像处理技术相结合,利用小波分析、傅立叶分析等应用数学的知识,对扫描仪、CCD摄像仪等当时收集到的纱线图像展开图像处理,获得直观的纱线细度不匀。其详细的流程是先对纱线图像采集,然后通过A/D转换器变为数字量,输入计算机中去,对图像行使图像平滑、图像分割等预处理,获得一幅清晰的图像,再对图像进行特征提取及识别,最后构建标准样照图像数据库及标准样照的图像分析数据库,还有被测黑板的图像和数据分析数据库,进行评级。
美国劳森公司的EIB光电式纱线外观检测分析仪是应用计算机视觉技术对纱线展开均匀度检测的。这种最新的仪器装配有一个数字计算机控制的摄像机用来记录纱线外观轮廓,最小015 mm的疵点也可以被检测到,该软件用纱线外观信息出现的图像和统计数据,来衡量纱线疵点对织物外观的干扰,能自动给纱线定级,然而其测试不受相对湿度、温度、颜色及纤维介电系数等因素的干扰,和传统黑板评级比较,除去了了人为因素的误差,还能应用计算机模拟技术来评估织物外观,有利于优化纱线的最终用途,所以该仪器毫无疑问具有一定的实用价值。
【结语】：由于计算机越来越低的成本和性能的逐渐提高，以及计算机图像处理技术具有快速、准确、高可靠性及稳定性等优点，图像处理技术在纺织行业的发展前景会十分广阔。我们能够推测，不久由于计算机检测技术日益成熟和进步，它将越来越广泛地运用于自动化检测的过程，因为市场的需要，图像处理在工业中广泛应用的局面将会出现。
【参考文献】：［1］陈勇，温演庆，朱谱新．计算机图像处理技术应用于纺织检测［J］．纺织科技进展，2006，（6）：7－10．
［2］余成波．数字图像处理及 MATLAB实现［M］．重庆：重庆大学出版社，2003．
[3] 丁学荣,宋广礼.计算机图像处理技术在纺织品测试中的应用[J].上海纺织科技,2005,33(6):59-61.