一种多角度纱线外观数字化测试装置及测试方法与流程

本发明涉及一种纱线外观测试的数字化检测方法，属于纺织品检测技术领域。

背景技术：

纱线的结构参数直接关系着纱线、织物和服装的外观性能，在纺织生产过程中起着举足轻重的作用。纱线的结构参数包括毛羽、细度、均匀度等，这些参数不仅直接影响织物的表观性能，还影响纱线强力、拉伸性、耐磨性等各项物理性能。

目前，工业生产或者实验室研究中通用的检测方法是采用USTER纱线测试仪测量纱线的各项性能，但是因设备费用高、操作复杂、不方便携带等缺点，未能大规模普及使用。

为了有效的解决这些缺陷，许多尝试利用计算图像处理技术来检测纱线的质量参数，自从20 世纪80年代以来，计算机图像处理技术已被广泛应用与纺织测试领域，这不仅提高了劳动生产率，同时也成为保证产品质量的重要手段。

潘如如用MOTIC视频显微镜捕获纱线静态图像,对所得纱线图像进行图像处理,得到纱线用CCD相机采集纱线图像，运用图像处理方法计算出纱线毛羽参数信息。但是使用单一角度检测纱线参数存在不确定性，导致检测的结果可重复性差。

研究人员在利用数字图像处理技术对纱线进行质量检测等方面做了大量的研究，多种基于数字图像处理技术来提取纱线参数信息的算法和应用软件被开发出来，但是由于存在诸多原因,如精度不够、性能参数单一、不能进行动态测量等，目前市场上还未出现比较成熟的纱线数字化测试仪器。

本发明设计了一套新型的多角度图像成像装置，并利用数字图像技术开发了一种新的技术方案。这种新的方法不仅可以从多个角度对纱线进行测试，获得更加完整的纱线外观信息，同时还可以对所获得的数据进行分析和比较，利用所得的数据进行纱线建模，模拟织物的外观性能等特征。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多角度纱线外观数字化测试装置及其测试方法，不仅可以从多个角度对纱线进行测试，获得更加完整的纱线外观信息，同时还可以对所获得的数据进行分析和比较，利用所得的数据进行纱线建模，模拟织物的外观性能等特征。

为此本申请公开了一种多角度纱线外观数字化测试装置，包括传送机构和图像成像装置，所述传送机构包括罗拉，将纱线引入所述图像成像装置，以及滚轮将纱线引出所述图像成像装置，所述罗拉和滚轮均连接有电机作为动力来源；所述图像成像装置包括旋转控制轴以及外接与旋转控制轴上并对称分布的上扭镜和下扭镜，所述上扭镜和下扭镜后方设有背光板，前方设有CCD相机，所述CCD相机上设有镜头，两侧分别设有第一光源和第二光源。

进一步的，其中所述第一光源和第二光源为LED光源，且发出的光线为平行光束。

进一步的，其中所述CCD相机连接有计算机。

本申请还公开了一种多角度纱线外观数字化测试方法，使用所述的一种多角度纱线外观数字化测试装置，且包括纱线图像采集和纱线图像处理步骤。

进一步的，其中所述纱线图像采集包括如下步骤：

(1)通过罗拉导纱带动纱线，以恒定的速度经过图像成像装置的图像采集区域，第一光源和第二光源发出的平行光束照射到纱线上，正对相机的纱线表面上的光线被直接反射进入相机，形成纱线的实像；

(2)同时在该系统中，通过旋转控制轴，可以调整镜片的反射角度，将上扭镜和下扭镜调整好扭镜位置后，纱线表面和背光板反射的光线会通过扭镜反射到CCD相机中，形成两个纱线的虚像；

(3)在CCD的靶面上形成两个虚像与一个实像；这些图像储存在计算机，获得纱线图像。

进一步的，其中所述纱线图像处理包括如下步骤：

(1)背景去除处理，使用背景差分处理法，将有纱线的图像与没有纱线的图像进行差运算得到差分处理图像，除去背景中的干扰信息；

(2)滤波处理，将上述步骤中得到的仍含有噪声的差分处理后的图像进行滤波处理；

(3)阈值分割，将上述步骤得到的图像进行阈值分隔可以得到纱线的清晰图像；

(4)纱线参数提取，将获得的纱线二值图像和纱线主干图像差分处理后获得清晰的毛羽图像，最终获得纱线主干和毛羽的参数信息；

(5)数值计算，将三个角度检测纱线参数，通过平均值能够检测纱线外观指标。

进一步的，其中所述滤波处理使用中值滤波处理。

进一步的，其中所述阈值分割根据需要选择手动阈值、自动阈值或K均值聚类中的一种进行处理。

本发明的有益效果在于：

本发明设计了一套新型的多角度图像成像装置，并利用数字图像技术开发了一种新的技术方案。这种新的方法不仅可以从多个角度对纱线进行测试，获得更加完整的纱线外观信息，同时还可以对所获得的数据进行分析和比较，利用所得的数据进行纱线建模，模拟织物的外观性能等特征。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为纱线运动控制结构；

图2为成像结构细节图一；

图3为成像结构细节图二；

图4为数字化纱线毛羽检测流程图；

图5为图像处理(a)纱线原图，(b)纱线条干。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

如图1～3所示一种多角度纱线外观数字化测试装置，包括传送机构1和图像成像装置2，所述传送机构包括罗拉11，将纱线引入所述图像成像装置，以及滚轮12将纱线引出所述图像成像装置，所述罗拉和滚轮均连接有电机作为动力来源；所述图像成像装置包括旋转控制轴21以及外接与旋转控制轴上并对称分布的上扭镜22和下扭镜23，所述上扭镜和下扭镜后方设有背光板24，前方设有CCD相机25，所述CCD相机上设有镜头26，两侧分别设有第一光源27和第二光源28。

进一步的，其中所述第一光源和第二光源为LED光源，且发出的光线为平行光束。

进一步的，其中所述CCD相机连接有计算机。

如图4所示的一种多角度纱线外观数字化测试方法，使用所述的一种多角度纱线外观数字化测试装置，且包括纱线图像采集和纱线图像处理步骤。

进一步的，其中所述纱线图像采集包括如下步骤：

(1)通过罗拉导纱带动纱线，以恒定的速度经过图像成像装置的图像采集区域，第一光源和第二光源发出的平行光束照射到纱线上，正对相机的纱线表面上的光线被直接反射进入相机，形成纱线的实像；

(2)同时在该系统中，通过旋转控制轴，可以调整镜片的反射角度，将上扭镜和下扭镜调整好扭镜位置后，纱线表面和背光板反射的光线会通过扭镜反射到CCD相机中，形成两个纱线的虚像；

(3)在CCD的靶面上形成两个虚像与一个实像；这些图像储存在计算机，获得纱线图像。

进一步的，其中所述纱线图像处理包括如下步骤：

(1)背景去除处理，使用背景差分处理法，将有纱线的图像与没有纱线的图像进行差运算得到差分处理图像，除去背景中的干扰信息；

(2)滤波处理，将上述步骤中得到的仍含有噪声的差分处理后的图像进行滤波处理；

(3)阈值分割，将上述步骤得到的图像进行阈值分隔可以得到纱线的清晰图像；

(4)纱线参数提取，如图5所示将获得的纱线二值图像和纱线主干图像差分处理后获得清晰的毛羽图像，最终获得纱线主干和毛羽的参数信息；

(5)数值计算，将三个角度检测纱线参数，通过平均值能够检测纱线外观指标。

进一步的，其中所述滤波处理使用中值滤波处理。

进一步的，其中所述阈值分割根据需要选择手动阈值、自动阈值或K均值聚类中的一种进行处理。

测试27.8tex棉纱的毛羽长度、根数

以27.8tex的棉纱为样本，样品取10纱段，每个纱线片段包含连续的45帧图像，图像处理后每帧图像对应的像素大小为1732*1000，每帧图像对应的纱线实际长

度为22.7,9mm*13.16，,则纱线片段实际长度为1026mm，即每段的实际长度达到1m,按上述纱线毛羽检测方法，检测纱线毛羽的长度、根数。在不考虑纱线出现毛羽交叉、毛羽特殊卷曲的情况下，其检测结果见表1。

表1数字化检测系统检测纱线参数结果

为了便于与目测法结果相比较，将表1中10个纱线片段的毛羽根数均数折算成1m长度的纱段的毛羽根数均值，结果见表2，从表中可看出，相同条件下，图像法与目测法两种测试的结果最大偏差为4.5％,在合理范围之内。说明这种算法在实践中是可行的。

表2数字化检测法与目测法比较

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。