一种基于各向异性的织物折皱回复性能单值化表征方法与流程

本发明涉及织物质量评价方法领域，特别是指织物折皱回复性能的单值化表征方法。

背景技术：

织物折皱回复性能是评估织物质量的重要指标之一，关系到织物的可用性和保形性。现行评价织物折皱回复性能方法主要有回复角法和外观法，回复角法可测得比外观法折皱等级评定更为直观的角度数据，因此更广泛使用。

目前对织物折皱回复性能评价所提取的指标，是采用试样长边分别与经向和纬向平行的试样对折，测量正面和反面对折的回复角度。然而，经纬交织的机织物，存在各向异性，经、纬向的回复角度难以全面反映织物其他方向的回复情况，如经、纬向试样的回复角相对其他角度试样的回复角小，其他角度试样的折皱回复性能未知，则难以推测织物整体的折皱回复情况。

因此，提出一种折皱回复单值化表征方法，实现对织物折皱回复性能的准确、合理的评价。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种准确、合理的织物折皱回复性能单值化表征方法。

基于上述目的本发明提供的一种织物折皱回复性能单值化表征方法，包括以下步骤：

1、采集织物图像，并将图像的像素点按2的整数次幂裁剪，为织物纹理方向的检测准备织物图像；

2、利用图像处理算法检测纹理方向，首先对织物图像进行全局阈值，然后对二值化后的织物图像进行快速傅里叶变换获取功率谱图，再对功率谱图的二值图像进行Hough变换，从而得出织物纹理方向；

3、定义取向角为试样从初始位置的纬纱方向(x轴)逆时针转到试样折痕方向的夹角；

4、平纹织物按取向角逆时针方向从0°到90°每隔10°取样；

5、平纹织物将试样取向角与纹理方向平行取样，所得试样的回复角与取向角间隔10°取样的回复角均值对比，二者结果相近，采用取向角与纹理方向平行的试样测得的回复角表征平纹织物的折皱回复性能；

6、斜纹织物取向角则从0°到180°每隔30°取样；

7、斜纹织物分别裁剪取向角与斜向平行和垂直的试样，两个方向的试样回复角均值与取向角间隔30°取样的回复角均值对比，二者结果相近，采用取向角与斜纹斜向平行和垂直的试样回复角均值表征斜纹织物的折皱回复性能。

附图说明

图1为织物纹理方向检测流程图

图2为织物图像

图3为织物二值图像

图4为功率谱灰度图像

图5为功率谱二值图像

图6为不同方向取样角

图7为平纹织物回复角箱形图

图8为斜纹织物缓弹回复角

具体实施方式

基于各向异性的织物折皱回复性能单值化表征，主要方法为，采集织物图像，检测织物纹理方向，根据纹理方向取样，所取试样测得的回复角度与织物各方向试样回复角度的平均值相近，用于表征织物的折皱回复性能。

织物纹理方向检测流程参考图1，首先对织物图像(参考图2)进行二值化处理，然后对二值化后的织物图像(参考图3)进行快速傅里叶变换得到功率谱图(参考图4)，从而得到功率谱图的二值图像(参考图5)，利用普通织物经纱密度大于纬纱密度的特点，可判断功率谱二值图像上信号较强的方向对应于经纱方向，最后对功率谱图的二值图像进行Hough变换，所得的三个峰值除去经纱、纬纱方向即为织物纹理方向。

提取试样的取向角参考图6，取向角是指试样从初始位置的纬纱方向(x轴)转到试样折痕方向的夹角，40mm×15mm矩形试样上的折痕从x轴旋转到X轴，转过了θ角度，其中，x轴与织物最初摆放位置的纬纱方向平行，y轴与经向平行，X轴对应于折痕方向，Y轴方向表示试样折痕旋转了一定角度后试样经纱对应的方向，则角θ称为取向角。

以4种100％棉平纹织物为例，织物参数如表1所列。

表1 100％棉平纹织物的参数

按取向角逆时针方向从0°到90°每隔10°取样。对每块织物，每个相同的取向角裁剪10块试样，并在它们的正面做记号。10块试样中的其中5块做正面对折试验，剩下的5块做反面对折试验。在织物折皱回复性能动态测试系统对试样逐个进行测试，加压压力为5N，加压时间为5min，设置回复阶段前2s相机采集视频序列的速度为25帧/s，之后设为1帧/s。各取向角试样的缓弹回复角如表2所列。

表2平纹织物各取向角试样的缓弹回复角

采用单向方差分析方法检验织物折皱回复各向异性是否存在。四种织物的相同取向角试样以相同折叠方式进行试验测得的同一指标的数据作为一组变量，采用Lilliefors检验和Bartlett检验分别对各个变量的正态性和方差齐性进行检验，证明了1^#至4^#织物的急弹和缓弹回复角数据符合单向方差分析的要求。从F累积分布函数中产生的p值，用它来判断在给定的置信区间内原假设是否成立，原假设为每个取向角的所有回复角有相同的均值，若p≤α，其中α为给定的置信度，则原假设不成立，存在至少一个样本的均值显著不同于其他样本均值。试样正、反面对折缓弹回复角得到的p值分别为0.0039和0.0096，均比给定置信度0.05小，说明了相同织物、不同取向角的回复角均值之间有显著差异，即织物折皱回复存在各向异性。试样正、反面对折的缓弹回复角随着取向角变化的箱型图如图7所示。对于这4种平纹织物，正面对折试样的缓弹回复角随着取向角的增加而先增大后减小，反面对折试样也表现出这种趋势。

由于4种平纹织物的纹理方向均接近45°，因此测试取向角为45°试样的回复角，如表3所列。

表3取向角为45°试样的回复角

采用均方根误差(RMSE)方法分析取向角为45°试样的回复角与所有取向角回复角的均值之间的关系，计算公式为

式中，n表示试样的数量，表示某个取向角对应的回复角或m个取向角对应的回复角的均值，表示所有10个取向角对应的回复角的均值。若均方根误差越小，说明选取的取向角的回复角可以更准确反映织物整体的折皱回复性能。试验结果表明45°取向角试样测得的回复角与10个取向角试样对应回复角的均值较相近，它们之间的缓弹回复角最大差值为3.2°。

对于斜纹织物，所选取的纯棉斜纹织物参数如表4所列。

表4 100％棉斜纹织物参数

斜纹织物取向角则从0°到180°每隔30°取样，类似于平纹织物的加压方法进行测试，各取向角试样的缓弹回复角如表5所列。

表5斜纹织物各取向角试样的缓弹回复角

将缓弹回复角与取向角关系绘制成图，如图8所示。正面对折试样的回复角从取向角0°到60°逐渐上升，当取向角为60°时回复角最大，之后逐渐下降；反面对折试样的回复角随取向角的增大呈现逐渐上升的趋势，仅在取向角为90°时有所下降，最大回复角出现在取向角为150°时。两种折叠方式的回复角在取向角为0°时均较小。大多数正面对折试样的回复角平均值比反面对折的大。

方差分析结果显示，正、反面对折试样缓弹回复角的p值分别为0.0364和0.0394，说明了斜纹织物的折皱回复存在各向异性。对于正面对折试样的缓弹回复角，3个取向角试样的回复角均值与所有取向角试样的回复角均值的均方根误差最小值为2.27°，对应的取向角为0°、60°和120°；2个取向角试样的回复角均值测得的最小均方根误差为2.70°，对应的取向角为30°和120°；1个取向角试样的回复角与总回复角均值的均方根误差的最小值为2.48°，对应的取向角为30°。对于反面对折试样的缓弹回复角，3个取向角试样的回复角均值与所有取向角试样的回复角均值的均方根误差最小值为1.14°，对应的取向角为30°、90°和150°；2个取向角试样的回复角均值测得的最小均方根误差为0.98°，对应的取向角为30°和120°；1个取向角试样的回复角与总回复角均值的均方根误差最小值为3.70°，对应的取向角为60°。因此，综合试样正、反面的测试结果，建议选用取向角为30°和120°试样的折皱回复角的平均值作为评价经、纬纱的线密度较接近的斜纹织物的折皱回复性能。所建议的取向角之间存在相互正交的关系，且其中一个取向角与织物纹理方向几乎平行，另一取向角与纹理方向垂直，则采用取向角与斜纹斜向平行和垂直的试样回复角均值表征斜纹织物的折皱回复性能。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。