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人工智能-图像处理-基于图像处理的黑板纱线条干检测.pdf
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人工智能-图像处理-基于图像处理的黑板纱线条干检测.pdf
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l绻论
I.I研究纱线条千不匀的意义
1绪论
纱线条干不匀是衡量纱条品质的主要指标之一。纱线条干不匀不仅对纱线质量
评定有影响,还将影响整个企业的经济效益。因为纱线条干不匀会导致纱线的强
力降低、强力不匀和捻度不匀,从而增加纺纱过程的断头率。断头率的增加又将
直接限制机器速度和看台数量以及时间效率的提高,结果势必降低劳动生产率。
此外,纱条不匀是影响织物的外观质量的决定性因素,尤其是那些与布幅宽度成
倍数关系的周期波,甚至会降低织物的等级。与此相反,纱线均匀度好的纱线强
力大、强度均匀、纱线的断头率低;纱线均匀度好的织物布面平整、纹路清晰、
手感丰满、外观质量优良。因此研究纱线的条干不匀对于提高纱线质量、织物质
量、企业的生产效率和效益具有重大的意义。
1.2目前纱线条干不匀的测试方法
测量纱条不匀的方法有多种,目前采用的主要有测长称重法、电容式条干仪
测量法、黑板条干(目光)检测法和电子检视板(EIB)检测。““2m“”
1.2.1测长称重法
测长称重法是测定纱条粗细不匀的最基本、最简便的方法,这种方法是按照
试验精度的要求,将被测纱条切割成所需数量的具有尽可能准确而相同的长度片
段,分别称重,
然后计算不匀率指标。
1.2.2电容式条干仪测量法
电容式条干仪测量法中应用最为广泛的是乌斯特条干均匀度仪,是应用电容
原理检测纱条不匀率的一种电子仪器。电容式条干仪的条干CV%值是用仪器测试
的,快速、稳定,并能定量的反映纱线不匀的程度,同时还能获得“不匀曲线”、
“长度变异曲线”以及“波谱图”等质量信息,以适应不同要求的不匀分析。
1.2.3黑板条干检测法
黑板条干检测法又称为目光检测法,用黑板条干检验法来评定纱线的条干不
匀,这是被列为国家标准的检验项目之一的检验方法。这种评定方法是将纱线用
1绪论
专用仪器按一定密度均匀的绕在一定舰格的黑板上,然后将此黑板襁一定光照条
{孛下与标准撵叛对毙,摄握罴叛上纱线形藏瓣影豹深浅,爨影嚣耪懿太小,耀节、
细节、棉结等疵点的大小和数量的多少,以及是否宥严重疵点如粗节、细节、竹
节移严重趣律犍条于不匀等’藏援,综会评定纱线鑫缀。
黑板条干检测法能比较全面的表达纱线条千的优劣,它不仅能点观、方便的
定缝爱浚缪线短片段鹩不匀穗况,蔼氨可嚣缎辨纱线条子不匀酶其体内容,麴阴
影、云斑、雨状及肋条等,述可具体分辨出纱线上的粗节、细节、竹节、笔羽及
稳结,分辑造残不匀豹臻因,颈溅毒谣震量,提供甏辩设诗依螽,矮予工慧上豹
改进,在实际嫩产中得到了广泛的应用。
1.2.4电子检视板(EIB)
电子检税椴(EIB)检测麓蟊前一种比较新的纱线条干测试方法,它是由美国
劳森公司(Lawson-Hemphill)利用CCD技术开发出的,EIB包括一个线形扫描摄
像头、一个照明系统、一个CTT恒定张力纱线供送系统和一台微电脑。他的工作
原理韪利用CCD数字摄像技术对供纱系统输入的纱线进行扫描,再将得到的信息
输入魄脑,通过数字港学分析和配套髂软件送行数据处理。用户可获得纱线的辩
观图像(包括粗节、细节、棉节等纱疵的尺寸和数量蒋)、纱线的直径和直径变化
鞠线等。
10数字图像处理羧零在绕绣梭溯上豹液用及发展趋势
l。3。1数字鋈豫娃瑾捩零在绣缀裣溅上豹痉蔫
嚣蕊,黧像处理态纺织梭浏鲍应惩主要爨孛在纾维誊|糕魏性能捻溅、半裁晶
棉网的质量检测、纱线的质量检测及织物性能检测。嶷体情况如下:”m1
(1)绎维挂料憋能测试鹣内容蠢:纾缎卷鳇度与卷蝰嚣努率、擎袋长瘦卷
曲数、卷曲角等参数;羊嘏纤维的纵向鳞片(纹理)分析;麻棉纵向
形态分辑与窳梅混纺毖蛉寝《量;羊毛缨度与摸囱形态参数麴测试;接
纤维成熟度的测试。
(2)半巷《晶褊嬲的质量捡测的连客有:拣网均匀度懿捻测以及端结杂震含
量的检测。
(3)纱线的质擞检测的内容有:提纺纱的结槐期性能熬检测;纱线条于均
匀菠的检测;混纺纱线的混合不匀检验。
(4)织物性能捻测内容夜:织物组织结构分柝;织物瘢点检测、分类及对
1绪论
识别:织物悬垂性测试与计算机图形学重建显示;评估织物的折皱等
级;非织造布纤维网中纤维取向度的测试与均匀性分析;非织造布纤
维网瑕疵的测定;非织造布的空洞大小、形态分析等。
1.3.2数字图像处理技术在纺织检测上的发展趋势
随着计算机技术和数学理论的不断发展,计算机图像处理技术将向深度和广
度进展,主要的发展趋势为:静态测试向动态检测发展;二维检测向三维测试开
拓,从二维图像处理向三维图像重建发展;单参数的检测向集散系统发展;黑白
图像分析向真彩色图像分析过渡;在线质量检测成为发展的重要方向。”1
1.4课题的提出和内容
1.4.1课题的提出
通常纱线条干检测指标有纱线的粗结、细节、竹节、琵羽、棉结、cV俊、平
均直径、严羹粗结、严重细节、周期性不匀簿。但对于上聪的几张纱线条千测试
方法来说这然检测方法各有熊缺点,各种测试方法的缺点分剐如下:
(1)猕重法的缺点是测试人工工作量太大,比较麻烦。因此,这种方法仅
对要求准确度较高的研究工作或校正其它测定不匀率仪器的读数时才
被应用。
(2)电容式条干仪氇存在着不容忽视的不足之处:测试值的精确性爱铡试
条件(大气状态、试样的历史回潮条件、调湿处理的时间等)影响;
电容式条千仪的条干CV%值只能表示纱线的租细不匀稷度,不能反映
纱线不匀的结构;电容式条干仪的条干CV%值只考虑了纱线不匈程度
的平均德,对于纱线上出现的不同特征的非规律性不匀波,往往得不
到应有的反应,即忽视了纱线不匀的离散特征,而纱线的这种≈}规律
校不匀实际上对布面条干是有稻当影晌的。8Ⅱ”
(3)目光检测法这种检验主要依赖检验人员的感官进行,采用目光评比,
魏法受人为因素影响较大,检验入员对标准掌援豹熟练程度、本身生
理条件的变化、客观环境的不同等因素,都将崴接影响检验结果的正
确往。戮忿其有随意往,缺乏客蕊往,蓬复往麓,只能骰定性检测,
不能做定量检测,而且测试结果不易保存。“Ⅲ川
(4)魄予检谠叛(EIB>酌缺点是它不髓反浃懑纱线的周期稳不匀,薅外它
的纱线评级标准是美国的标准,不符合我国的纱线评级标准。[1”
1绪论
然而随着计算机技术的飞速发展,数字图像处理技术以其识别目标快速、准
确、直观反映物体的信息目前被广泛的用于各个行业。特别是在纺织检测中数字
图像处理技术可以减少人主观上的干扰,也可以改变目测识别时的效率低下。因
此将纱线条干检测计算机化,充分利用数字图像处理技术以克服检测的缺点,提
高纱线质量检测的水平,就成为学术研究的一个重要课题,并具有很大的经济效
益。
1.4.2课题的内容
本课题的主要目的是利用计算机数字图像处理技术,结合先进的面向对象程
序设计技术,开发出一套能够将传统目光检测法改进为基于图像处理的纱线条干
检测,达到用量化指标客观评价黑板纱线条干的应用软件。
本软件所能使现的功能有:
(1)实现对黑板纱线图像的采集,并结合数字图像处理技术,能够对图像
进行常规的处理,如图像增强、修补、除噪等使图像能更好的反映纱
线的条干情况。
(2)可以对黑板纱线图像进行二值化、腐蚀、膨胀、结构开、结构闭、细
化、边缘检测、轮廓提取等运算,以便能分析和提取纱线的粗节、细
节、棉结、竹节、阴影面积等特征指标。
(3)利用合理的算法分析得到的纱线特征情况,并结合实际情况和国家标
准对纱线的质量做出评估。
(4)建立图像和纱线特征数据库,保存图像和数据,也可以随时方便的查
阅和输出数据。
4
2纱线蓥缘她壤魏基本知谖
2纱线图像处理的基本知识
2.1数字图像的基本知识
2.1.1位图图像与矢量图像
图像可分为位图图像和矢量图像。位图图像是以记录屏幕上图像的每一个黑
白或彩色的像素来反映图像,它是由数字阵列信息组成,用以描述图像中各个像
素的强度与颜色。位图适合于表现含有大量细节的画面,如明暗变化、多种颜色
等,可直接、快速地在屏幕显示出来。矢量图像是用一组指令集合来描述图像的
内容,这些指令用来描述构成该图像的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图的
位置、维数和形状。两种图像的主要区别是矢量图在任何解析度下输出同样清楚,
位图则在正常情况下显示的色彩饱和度好一点,但放大后清晰度变差““。本课题
所研究的对象是位图图像。
2.1.2图像处理中的分辨率
在图像处理中分辨率是一个让人感到容易混淆的概念,常用的分辨率有图像分
辨率、打印机分辨率、显示器分辨率、扫描仪分辨率等。““
(1)图像的分辨率以每英寸的像素数目度量,以ppi为单位(pixels
per
inch)。
像素是可在屏幕显示的最小元素,与屏幕大小无关。在同样的显示尺寸下,
高分辨率的图像包含的像素比低分辨率图像的要多,因此其中的像素尺寸
相对来说较小。例如:1英寸见方的图像,在72
ppi的分辨率下包含了5184
个像素(72*72)。高分辨率的图像通常比低分辨率的图像包含更多的细节和
敏感的颜色转变。其位图文件的大小与图像的总像素尺寸是成比例的。高
分辨率的图像要开销更多的磁盘空间,图像处理与输出也需花费更多的时
间。
(2)打印机分辨率是打印机可表示色调和颜色的能力。与图像分辨率不同,打
印机分辨率以每英寸墨点的数目来度量,以dpi为单位(dots
per
inch)。
高分辨率照排机等输出设备的分辨率也常以每英寸线数来度量,以Ipi为
单位(1
ines
per
inch),简称为线频率(Screen
frenquency)。普通激光打
印机有300“600
dpi的输出分辨率,高档一些的能以1200
dpi打印。具有
较高dpi的打印机能产生较平滑和清晰的输出。。
(3)显示器分辨率通常由每英寸像素数或点阵数来度量,以dpi为单位(dots
per
inch)。显示器分辨率依赖于显示器的尺寸以及显示器的像素设置。显
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programyp
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