織物表面紋理結(jié)構(gòu)與粗糙感間的心理物理關(guān)系探索.pdf

1、織物的粗糙感是由于織物的幾何屬性和物理屬性作用于皮膚中的感受器，觸發(fā)神經(jīng)元產(chǎn)生信號(hào)，經(jīng)外圍傳入神經(jīng)及中樞神經(jīng)的整合、識(shí)別、解釋而形成的感知覺(jué)。粗糙感作為觸感的基本感知屬性之一，是衡量織物品質(zhì)和用于產(chǎn)品市場(chǎng)營(yíng)銷的亮點(diǎn)。
　　 現(xiàn)有的研究中，織物的粗糙感評(píng)價(jià)分別采用感官評(píng)價(jià)和以對(duì)一維形貌曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)獲得的表面粗糙度(SMD，MeanDeviationofSurface)值為代表的客觀測(cè)試法。感官測(cè)試法缺乏理論指導(dǎo)，以致測(cè)試過(guò)程和結(jié)果

2、皆具有不穩(wěn)定性。SMD值則僅表征了織物表面紋理單元的平均高度，這一論斷沒(méi)有獲得現(xiàn)有多數(shù)心理物理及生理心理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的支持，即通過(guò)觸摸評(píng)價(jià)硬質(zhì)柵欄、砂紙等物體的粗糙感發(fā)現(xiàn)，粗糙感與紋理單元的間距、紋理單元的大小間高度相關(guān)。同時(shí)，在生理心理學(xué)方面的研究表明，人體的軀體感受器有類似頻譜分析的能力，每種感受器有其最容易感受到的刺激頻率，該結(jié)論在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可。并且，相關(guān)研究已證明任何表面都可以由傅里葉變換轉(zhuǎn)換成若干個(gè)正弦或余弦表面

3、相互疊加而形成，這一點(diǎn)及軀體感受器的頻譜分析能力為本課題的展開(kāi)提供了理論依據(jù)。
　　 由于紡織品是柔性片狀材料，其壓縮性能，紋理的多尺度特征不同于硬質(zhì)物體表面，目前尚未找到形成織物粗糙感的基本刺激量及其心理物理計(jì)量函數(shù)。本課題基于硬質(zhì)物體表面粗糙感的研究，將織物表面紋理形貌圖采用傅里葉變換后獲取粗糙度指標(biāo)，結(jié)合感官評(píng)價(jià)結(jié)果，并以觸覺(jué)感受器的已知神經(jīng)生理學(xué)特性為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，探索織物粗糙感的物理刺激因素及其心理物理函數(shù)。為此，本課

4、題研究了以下內(nèi)容:
　　 (1)利用織物表面紋理形貌曲線和形貌圖，定義并計(jì)算紋理結(jié)構(gòu)的表征指標(biāo)，探索形成織物粗糙感的基本紋理結(jié)構(gòu)因素。
　　 從KES-F表面形貌測(cè)試儀記錄的織物表面形貌圖中獲取了SMD值，并將表面形貌圖通過(guò)傅里葉變換，從頻譜圖中提取了與織物粗糙度相關(guān)的兩個(gè)物理因素，即諧波最高峰和最高峰對(duì)應(yīng)的諧波波長(zhǎng)，通過(guò)織物照片，從中提取了紋理周期的尺寸信息，即紋理空間周期值，這四個(gè)客觀指標(biāo)即為粗糙度指標(biāo)，其中SMD值

5、和諧波最高峰值是與紋理單元的高度信息相關(guān)的物理刺激量，面最高峰對(duì)應(yīng)的諧波波長(zhǎng)與紋理空間周期是與紋理單元周期信息緊密相關(guān)的物理刺激量;通過(guò)秩位評(píng)定法獲取織物的感官排序值，即粗糙感指標(biāo);通過(guò)比較粗糙度指標(biāo)排序值與粗糙感指標(biāo)排序值之間的相關(guān)性，探索形成織物粗糙感的基本物理刺激量。研究表明，織物粗糙感的強(qiáng)弱不僅與織物表面的平均高度有關(guān)，還與紋理單元的周期相關(guān)，即高度信息和紋理周期信息共同決定了織物的粗糙感。
　　 (2)鑒于高度信息和紋

6、理周期信息共同決定了織物的粗糙感，考慮人體指尖皮膚的結(jié)構(gòu)特性，分析紋理結(jié)構(gòu)指標(biāo)與粗糙感間的心理物理關(guān)系
　　 考慮到人體手指指紋會(huì)在粗糙感產(chǎn)生過(guò)程中起到重要作用，將織物以空間周期為0.8mm為界限分為兩類，一類為紋理空間周期大于指紋間距(0.8mm)的粗糙類織物，一類為紋理空間周期小于指紋間距的細(xì)膩織物。分別將兩類織物的客觀粗糙度指標(biāo)重新排序與感官排序值分別進(jìn)行相關(guān)性分析。研究結(jié)果表明，對(duì)于粗糙類織物，紋理周期信息比高度信息與織

7、物粗糙感相關(guān)性更高。由于受試者對(duì)于細(xì)膩類織物的辨別不具有一致性，因此沒(méi)有對(duì)細(xì)膩類織物的客觀粗糙度指標(biāo)與粗糙感進(jìn)行一致性分析。本課題還對(duì)粗糙類織物粗糙感與紋理信息更為相關(guān)的結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證，證明該結(jié)論是可信的。
　　 (3)探索基本紋理結(jié)構(gòu)指標(biāo)的粗糙感心理物理計(jì)量特性。
　　 為了更清晰的了解這些物理因素是如何影響粗糙感的，本課題對(duì)引起織物粗糙感差異的物理因素的差別閾限進(jìn)行了進(jìn)一步研究，通過(guò)對(duì)偶比較法得出各個(gè)粗糙度指標(biāo)的差別

8、閾限，并求出韋伯分?jǐn)?shù)。研究表明，提取出的這四個(gè)粗糙度指標(biāo)任何一個(gè)都不能單獨(dú)表征織物粗糙感，他們之間是存在交互作用的，對(duì)于諧波最高峰和最高峰對(duì)應(yīng)的諧波波長(zhǎng)這兩個(gè)單諧波分量指標(biāo)與其他兩個(gè)指標(biāo)相比，其粗糙感信息量較少，在表征粗糙感上存在著一定的缺陷，因此在未來(lái)的研究中，應(yīng)該提取多諧波分量作為粗糙度指標(biāo)。
　　 (4)結(jié)合心理物理特性和觸覺(jué)感受器的已知生理特性，探索織物粗糙感的預(yù)測(cè)模型。
　　 為了找到粗糙感的心理物理函數(shù)，本課

9、題采用數(shù)量估計(jì)法對(duì)織物粗糙感進(jìn)行評(píng)分，并依據(jù)生理學(xué)機(jī)理，初步嘗試建立織物粗糙感預(yù)測(cè)模型，模型中從兩種觸覺(jué)感受器(SAI感受器和PC感受器）的角度出發(fā)，利用受試者對(duì)織物的評(píng)分，對(duì)每種感受器在粗糙感形成過(guò)程中所起的作用進(jìn)行評(píng)價(jià)和探索。
　　 綜上所述，織物的粗糙感與其紋理的高度和周期有關(guān)，采用其中任何一類指標(biāo)來(lái)表征織物的粗糙感都是片面的。對(duì)粗糙類織物而言，紋理空間周期對(duì)粗糙感影響最為重要。不同類型的織物形成粗糙感的機(jī)理不同，織物的類