[发明专利]一种实时纱线外观数字化分析系统与方法

说明书

技术领域

本发明属机器视觉智能数字化信息分析领域，特别是涉及一种实时纱线外观数字化分析系统与方法。

背景技术

纱线质量直接关系着织物和服装的外观性能，物理性能和服用性能，在纺织生产中起着举足轻重的作用。纱线的细度，毛羽度和条干均匀度直接影响面料的外观，还影响强力，拉伸性，弹性，耐磨性等物理机械性能。纱线的外观信息(粗细变化、椭圆度、直径不均率等)对全面评价纱线质量、指导制造工艺、预测织物外观效果有着极其重要的意义。

因此，对于纱线质量的检测从纺织行业规模化生产之日起便成为一个产品质量监控的核心问题；围绕着纱线的质量检测，国内、外纺织同行开发了很多纱线质量检测仪器。目前，纱线的外观质量的检测主要由纱线条干均匀度仪和毛羽仪来完成。纱线条干均匀度的原理和方法分为两种：电容式测量和光电式测量。电容式测量的基本原理是让纱线以一定速度从平行板电容器极板间通过，由于纱线单位长度的质量(线密度)变化而引起电容的介质变化，进而引起电容量的变化，电容量的变化即反映出纱线条干不匀程度；而光电式测量则让纱线以一定的速度从两路正交方向上的光电检测系统内通过，光电传感器将纱线直径信号转化为电信号，电信号的变化即反映出纱线的条干不匀程度。然而，传统的电容式或者光电式条干均匀度仪，只能得到反映纱线粗细的电容量信号或者光电信号等间接量，不能够直接获得纱线的表面外观或者颜色纹理等更直观的信息。在某些情况下，更无法准确、逼真地实现对纱线外观的表征。同时，该方法受环境影响较大，同一纱线所处环境的温湿度不同将会造成检测结果的较大差异。另外，利用电容式条干仪测得的纱线质量不匀率与织物表面质量的相关性不强，难以可靠地预测布面质量。

随着PC处理终端技术和图像分析技术的发展，研究人员开始运用光学和数字图像传感技术，精密检测纱线外观。采用PC处理终端图像数字处理技术能精确地计量出纱线直径、椭圆度及不匀率、扭曲度等外观信息，以实现对纱线的外观等级进行评估。PC处理终端视觉分析系统是指将光学和PC处理终端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，对图像传感器实时采集到的纱线图像进行图像处理，得到直观的纱线细度不匀。

目前对此领域的研究主要放在几何形态的测试和表征上，测试的功能范围仍局限在传统的条干均匀度和毛羽测试上，测量模式以单一方向获取得单帧图像分析、测量为主。然而，由于纱线体的三维立体结构，单角度视野成像检测存在信息丢失，易造成提取特征的误差。本发明提出PC处理终端图像处理技术，设计了四镜面反射成像装置，实现同一视野获取五个不同角度观测的纱线外观图像，并通过图像处理技术，提取不同角度观测纱线表面特征，并进行融合，获取代表纱线的数字化特征参数，为对纱线性能评价和质量分析提供科学依据。随着PC处理终端成本降低与性能的提高，以及PC处理终端图像处理技术的发展，PC处理终端技术在纺织行业的发展和应用，前景将更加广阔。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服上述不足，可以实时获取多角度的纱线三维立体外观特征信息，快速准确的确定纱线的质量，并有效减少了人为因素对质量评价的影响，提高分析的准确率的实时纱线外观数字化分析系统与方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种实时纱线外观数字化分析系统，具有暗箱、图像采集系统和PC处理终端，图像采集系统与PC处理终端电连接，暗箱内设有至少两块反射镜和一个LED背光光源。

上述实时纱线外观数字化分析系统的图像采集系统具有CCD图像传感器和镜头。

上述实时纱线外观数字化分析系统的LED背光光源设置在暗箱的后壁上，图像采集系统设置在在暗箱的前壁上且与LED背光光源相对，所述反射镜具有四块，反射镜高度与暗箱内壁高度相同，两块一组分列于LED背光光源两侧，对称分布，每块反射镜均与暗箱的侧壁形成夹角，夹角保持在45～75度之间，镜面指向暗箱中部。

一种实时纱线外观数字化分析方法，将待分析纱线上下方向穿过暗箱中部，图像采集系统通过CCD图像传感器和镜头同时采集纱线和反射镜中纱线图像，并将图像信息传输到PC处理终端，由图像分析处理软件对纱线图像进行处理和分析，获得纱线表面的特征参数，实现快速、自动对纱线进行数字化分析。

上述实时纱线外观数字化分析方法的特征参数提取是对每一帧图像同一检测位置，分别对图像中的五个侧面的纱线图像同时进行相关分析和处理，提取特征，最后将检测所有图像纱线外观特征信息进行融合构成纱线外观的特征向量。