基于圖像分析的織物起毛起球自動(dòng)評級(jí)研究.pdf

1、織物起毛起球是指織物在穿著、洗滌過程中由于摩擦在其表面產(chǎn)生絨毛和顆粒小球的現(xiàn)象?？椢锉砻嫫鹈鹎虿粌H破壞織物外觀,還會(huì)惡化織物觸感,影響織物的服用性能,因此織物的抗起毛起球性能是評價(jià)織物質(zhì)量的重要指標(biāo)之一?，F(xiàn)有的基于標(biāo)準(zhǔn)樣照比對的織物起毛起球等級(jí)評定方法,評定過程依賴于檢測人員的視覺判斷,具有較強(qiáng)的主觀性和隨機(jī)性等缺陷,為了實(shí)現(xiàn)織物起毛起球評級(jí)的客觀性和可靠性,本文提出基于數(shù)字圖像處理的方法實(shí)現(xiàn)織物起毛起球等級(jí)的自動(dòng)評定,進(jìn)而構(gòu)建織物起

2、毛起球自動(dòng)評級(jí)系統(tǒng)。
　　本論文的主要研究內(nèi)容包括:起毛起球識(shí)別過程中織物結(jié)構(gòu)紋理檢測;基于傅里葉變換的織物起毛起球信息提取;基于時(shí)域Gabor變換的織物起毛起球分析;基于頻域Gabor濾波方法的織物起毛起球分析;織物起毛起球的特征參數(shù)分析及評級(jí)方法的研究;織物起毛起球自動(dòng)評級(jí)系統(tǒng)的構(gòu)建。
　　第一章簡要介紹了論文的選題背景及意義。首先介紹了常用模擬織物起毛起球的方法以及現(xiàn)有的起毛起球性能的評價(jià)方法,然后概述了國內(nèi)外有關(guān)基于

3、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的織物起毛起球評級(jí)研究現(xiàn)狀,最后分析了現(xiàn)有的基于圖像處理的織物起毛起球評級(jí)研究中的不足,并闡述了本論文的研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。
　　第二章主要介紹了起毛起球識(shí)別過程中織物結(jié)構(gòu)紋理的檢測方法。文中首先介紹了相關(guān)的織物結(jié)構(gòu)參數(shù)的含義,在分析這些結(jié)構(gòu)參數(shù)與織物起毛起球圖像構(gòu)成關(guān)系的基礎(chǔ)上,確定織物密度和織物組織循環(huán)數(shù)作為影響織物紋理的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。對于織物密度的自動(dòng)檢測,首先給出了利用灰度投影法檢測織物密度的

4、過程,為了消除噪聲信號(hào)的影響,對織物的傅里葉變換頻譜圖進(jìn)行分析,提出在頻域內(nèi)選定代表織物經(jīng)紗周期和緯紗周期的信號(hào)進(jìn)行濾波,實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯紗的分離。然后再對分離后的子圖像利用灰度投影法實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯紗的定位和密度測量。對于織物組織循環(huán)數(shù)的檢測,首先利用織物密度的檢測結(jié)果,將織物圖像按照紗線的位置進(jìn)行分離,然后沿著紗線縱向投影獲得紗線表征信號(hào),通過檢測不同紗線灰度信號(hào)的相關(guān)性,得到織物組織循環(huán)數(shù)。
　　第三章給出了利用傅里葉變換方法在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn)毛

5、球信息提取的方法。文中首先介紹了織物圖像上的灰度投影規(guī)律,根據(jù)紗線上亮度信號(hào)符合正弦分布的特點(diǎn),提出利用傅里葉變換對織物圖像進(jìn)行處理,濾除織物周期性紋理信號(hào);然后介紹了基于平板掃描儀采集起毛起球織物和樣照圖像的方法,并對GB/T4802.3中光面精梳毛機(jī)織物起毛起球標(biāo)準(zhǔn)樣照圖像進(jìn)行了分析,從傅里葉變換的幅值譜中選擇代表織物周期性紋理的信號(hào),結(jié)合閾值法濾除織物紋理,再利用低頻保留的方法對織物毛球信息進(jìn)行增強(qiáng),擴(kuò)大毛球與背景的反差;最后利用

6、基于局部增強(qiáng)的Otsu閾值方法對織物毛球進(jìn)行自動(dòng)分割。五個(gè)等級(jí)的織物起毛起球標(biāo)準(zhǔn)樣照中的毛球分割實(shí)例證明基于傅里葉變換的方法可以實(shí)現(xiàn)毛球的自動(dòng)提取。
　　第四章提出采用時(shí)域Gabor濾波的方法對起毛起球織物圖像進(jìn)行了分析。文中首先介紹了Gabor變換的含義,給出了所采用的二維時(shí)域Gabor濾波方法;然后結(jié)合典型的Gabor濾波器,對Gabor濾波器的參數(shù),包括方向參數(shù)、比例參數(shù)、頻率參數(shù)、尺度參數(shù)以及濾波器窗口大小的選擇方法進(jìn)行了

7、分析,其中濾波器窗口大小須根據(jù)織物組織循環(huán)區(qū)域確定;接著根據(jù)Gabor濾波器的頻率參數(shù)和方向參數(shù),建立了16個(gè)Gabor濾波器組成的Gabor濾波器簇。為了得到理想的Gabor濾波結(jié)果,討論了最優(yōu)Gabor濾波器的選擇標(biāo)準(zhǔn)和Gabor濾波結(jié)果的融合方法,考慮到毛球分布具有多方向性的特點(diǎn),提出將同一頻率參數(shù)對應(yīng)的多方向?yàn)V波結(jié)果進(jìn)行融合。在Gabor濾波和融合結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出利用圖像均值和標(biāo)準(zhǔn)差構(gòu)建雙閾值的方法對濾波結(jié)果進(jìn)行閾值分割,從而

8、定位毛球。最后對不同等級(jí)的起毛起球織物圖像進(jìn)行Gabor濾波,實(shí)際濾波效果證明運(yùn)用Gabor濾波方法可以實(shí)現(xiàn)織物結(jié)構(gòu)紋理的濾除,同時(shí)能對毛球信息增強(qiáng)。對于在濾波處理后的圖像中,只要利用簡單的閾值方法就可以實(shí)現(xiàn)毛球的準(zhǔn)確分割。
　　第五章提出采用頻域Gabor濾波的方法對起毛起球織物圖像進(jìn)行了處理。文中首先介紹了頻域Gabor變換的含義,并對頻域Gabor濾波方法進(jìn)行了敘述;接著給出了頻域Gabor濾波器的實(shí)現(xiàn)方法,討論了頻域Gab

9、or濾波器參數(shù),包括尺度參數(shù)、比例參數(shù)、坐標(biāo)參數(shù)對頻域Gabor濾波器性能的影響,并給出了選取各個(gè)參數(shù)的基本原則;為了得到理想的Gabor濾波結(jié)果,首先利用不同的Gabor濾波器對織物圖像進(jìn)行濾波,根據(jù)濾波結(jié)果提出將同一尺度的各方向?yàn)V波器進(jìn)行融合,以消除濾波結(jié)果中毛球信息具有方向性的特征;再分別根據(jù)峰點(diǎn)濾波和織物密度檢測結(jié)果,給出了用于織物起毛起球提取的Gabor濾波器選擇方案。在濾波結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出基于局部窗口的閾值方法進(jìn)行織物毛球

10、分割。最后對不同等級(jí)的起毛起球織物圖像和實(shí)際起毛起球織物圖像進(jìn)行頻域Gabor濾波,實(shí)際濾波效果證明運(yùn)用頻域Gabor濾波方法可以實(shí)現(xiàn)織物結(jié)構(gòu)紋理的濾除,并對毛球信息增強(qiáng)。與時(shí)域Gabor濾波的方法相比,基于頻域Gabor變換的方法中,可根據(jù)織物結(jié)構(gòu)參數(shù)便捷的選擇濾波器參數(shù),達(dá)到更好的濾波效果,實(shí)現(xiàn)織物毛球信息的準(zhǔn)確提取。第六章介紹了表征織物起毛起球程度的特征參數(shù)及其織物起毛起球評級(jí)方法,并構(gòu)建了起毛起球評級(jí)系統(tǒng)。首先在毛球分割的基礎(chǔ)上

11、,結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法完成起毛起球特征參數(shù)的提取,選擇了毛球面積參數(shù)、毛球總數(shù)、毛球平均密度等作為起毛起球等級(jí)評估的標(biāo)準(zhǔn),然后在分析各參數(shù)與起毛起球等級(jí)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上,選擇毛球總面積參數(shù)作為起毛起球等級(jí)評定標(biāo)準(zhǔn)。為了消除圖像放大倍率的影響,最終采用毛球總面積所占比例作為毛球總面積指標(biāo)。根據(jù)不同等級(jí)樣照上的毛球總面積比例指標(biāo),提出兩種方法實(shí)現(xiàn)起毛球等級(jí)的評定,第一種方法是采用插值法確定不同等級(jí)之間的分界值,然后根據(jù)實(shí)際織物的毛球總面積比例確定起

12、毛起球等級(jí);第二種方法是利用擬合方法得出毛球總面積比例與起毛起球等級(jí)之間的函數(shù)關(guān)系,然后根據(jù)實(shí)際織物的毛球總面積比例數(shù)值直接計(jì)算出起毛起球等級(jí)。在本章的后一部分構(gòu)建了起毛起球評級(jí)系統(tǒng),該系統(tǒng)選擇德國Basler公司IEEE1394接口SCA 1600型工業(yè)相機(jī)作為圖像采集的硬件,采用Visual Basic 6.0和美國國家儀器公司的IMAQ插件作為軟件來構(gòu)建織物起毛起球自動(dòng)評級(jí)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了整個(gè)起毛起球評級(jí)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能,并提供了軟件的