[发明专利]一种圆形薄片试样双侧纹理与颜色采集和分析方法

说明书

技术领域

本发明属于材料分析技术领域，特别涉及一种圆形薄片试样双侧纹理与颜色采集和分析装置和方法。

背景技术

随着数字图像处理技术发展的日新月异，计算机视觉和人工智能在材料加工和工程设计等领域中应用的深入普及，特别是在纹理结构分析和颜色数字化分析方面。近年来，国内外研究人员常用的材料外观检测方面的仪器，基于计算机图像采集，以及图像处理和图像分析的流程，通过空间域、频率域、空间域和频率域结合，以及颜色分析来实现对材料表面特征参数的获取。

薄片材料是材料检测领域中很常见的一类材料，面料、玻璃、板材等均属于薄片型材料的范畴，因其材料的厚度远小于其长度和宽度方向的尺寸，因此对于薄片型材料进行图像的采集、处理和分析，通常也属于二维数字图像的分析。

圆形薄片材料可以认为是在薄片材料形状基础上的改进，例如机织物是圆形薄片材料的一种。利用两个圆形的夹板将机织物试样夹紧，在夹板的外围设有一个圆环形的张力拉伸装置，类似于人们日常生活中进行绣花时使用的绷框，目的是通过调节螺钉和螺母的松紧程度，对夹板中圆形试样部分施加预张力，通过比对试样和井型压条的相对位置，可以使经纱和纬纱在图像采集前处于垂直交织的状态。

圆形薄片材料具有正反两个表面，两个表面均属于材料的外表面，其具有相互翻转的关系。在左右两侧夹板上相对应的四个位置设有四个具备贯穿性结构的三角形空间对位约束特征点，当采集到圆形薄片材料正反两个表面的图像时，可根据仿射变换的几何关系，实现正反双面图像的融合，使正反双面图像在像素级别上一一对应。这种方法将会对反映机织物正反面的共轭结构关系，包括纹理结构和纱线颜色的约束关系有促进作用。

圆形薄片材料夹板和圆形薄片材料张力拉伸装置的组合体夹板采用气动夹 持器夹持，通过一个上位机和一个气动控制阀，实现对圆形薄片材料夹板和圆形薄片材料张力拉伸装置组合体的夹紧和松开，使其在进行图像采集时位于箱体的中央部位，且垂直于箱体。所述气动夹持器与箱体两侧的图像采集系统链接起来，通过一个采集触发的功能，实时获取薄片型试样的双侧图像。

箱体内两侧对称位置设有准直光源，通过一个控制器，可以调节灯光照射圆形薄片试样的角度和明暗程度，适应试样不同颜色和纹理的需求，做到双侧灯光对薄片型试样的均匀对称照射。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆形薄片试样双侧纹理与颜色采集和分析装置。

本发明的技术方案是，一种圆形薄片试样双侧纹理与颜色采集和分析装置，该装置包括用于图像分析的计算机、图像采集单元、圆形薄片试样夹板、圆形薄片试样张力拉伸装置和圆筒形箱体，

在所述箱体的两端各设有一个成像单元，所述箱体内部两侧对称设置两对准直光源，在所述箱体中间部位设有一个气动夹持器，用来夹持和固定试样张力拉伸装置和试样夹板，

所述试样夹板由左侧试样夹板和右侧试样夹板组成，两侧的夹板设有磁铁，通过磁铁的相互作用力实现对试样的夹紧，试样夹板设有三角形且具备贯穿性结构的空间对位约束特征点，左侧试样夹板上的对位约束特征点和右侧试样夹板上的对位约束特征点之间存在仿射变换的几何关系，用于试样正反双侧图像之间的对位匹配，

所述的试样张力拉伸装置是在所述的试样夹板的外围设置的一个类似绣花绷框的装置，通过调节螺钉和螺母的松紧程度给试样施加一个预张力，

所述箱体内部两侧对称设置的两对准直光源，可实现多个角度的打光，且可以调节亮度，使夹板中的试样两个表面得到对称均匀的照射，

所述的两端的成像单元，该成像单元的镜头轴心垂直于试样所在的平面，通过采集触发的功能，能够实时将采集到的试样正反两个表面的纹理与颜色数字信号通过图像采集单元传递给计算机。

在所述的试样夹板的左右两侧设有一对井型压条，用于在给试样施加预张 力的过程中，通过比对试样和井型压条来确保经纱和纬纱处于横平竖直的交织状态。

一种圆形薄片试样双侧纹理与颜色采集和分析方法，用试样夹板夹紧圆形薄片试样，通过张力拉伸装置给圆形薄片试样施加一个预张力，开启气动夹持器夹紧圆形薄片试样，将成像单元初始化，对左右两侧准直光源进行调光控制，对圆形薄片试样的正反双面图像进行采集，对位匹配正反双面图像，对圆形薄片试样的图像纹理以及颜色进行分析，计算获取的图像特征参数，输出计算结果。