材料的多尺度均匀度分析制造技术

本发明专利技术公开了一种用于表征材料均匀度的方法，该方法包括：选择用于测量材料的图像的感兴趣区域内的均匀度的一组尺度；抑制图像中小于在一组尺度内所选择的感兴趣尺度的特征；将图像分割成与感兴趣尺度相等的小块；以及计算每个小块内的均匀度值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
可分析材料的所选择物理属性以确定该材料的均匀度，继而能够在特定产品应用中提供关于材料外观和功能性的有用信息。用于分析和确定均匀度的方法依赖于图形标准和人类专家的判断，但此类定性方法缺乏精度，并且不能在产品制造时实时利用。光学方法已被用于实时测量材料的物理特性。然而，事实证明基于这些测量快速评估材料的总体均匀度具有难度，因为一些不均匀因素存在于小尺度中，而另一些不均匀因素则仅在较大尺度中较为明显。
技术实现思路
实施方案列举A.一种用于表征材料均匀度的方法，该方法包括：选择用于测量所述材料的图像的感兴趣区域内的均匀度的一组尺度；抑制所述图像中小于在所述一组尺度内所选择的感兴趣尺度的特征；将所述图像分割成与所述感兴趣尺度相等的小块；以及计算每个小块内的均匀度值。B.根据实施方案A所述的方法，其中抑制所述特征包括用低通滤波器处理所述图像。C.根据实施方案A至B所述的方法，其中所述低通滤波器包括截止频率等于所述感兴趣尺度的预定部分的箱式滤波器。D.根据实施方案A至B所述的方法，其中所述低通滤波器包括二维高斯核。E.根据实施方案A至D中任一项所述的方法，其中通过确定所述小块的所选择特性中的标准偏差、四分位距(IQR)、中位绝对偏差或信息熵中的至少一者来计算所述均匀度值。F.根据实施方案E所述的方法，其中所述小块的所选择特性包括传输穿过所述小块的光或在包括所述小块的材料表面上反射的光的强度。G.根据实施方案E所述的方法，其中通过确定传输穿过所述小块的光的强度的四分位距(IQR)来计算所述均匀度值。H.根据实施方案A至G中任一项所述的方法，还包括在去除所述特征之前将所述感兴趣区域缩放至预定尺寸。I.根据实施方案A至H中任一项所述的方法，还包括在去除所述特征之前校准所述感兴趣区域。J.根据实施方案A至G中任一项所述的方法，还包括聚集所述小块的所述均匀度值，以确定所述感兴趣区域的均匀度值。K.根据实施方案A至J中任一项所述的方法，还包括聚集位于所述感兴趣区域内的所选择的小块阵列的所述均匀度值，以提供所述感兴趣区域的均匀度值。L.根据实施方案A至L中任一项所述的方法，其中所述材料选自织造物、非织造物、纸材、涂料、聚合物膜以及它们的组合。M.根据实施方案L所述的方法，其中所述材料为非织造物。N.根据实施方案A至M中任一项所述的方法，其中通过使光传输穿过所述材料或在包括所述感兴趣区域的所述材料的表面上反射光来获取所述图像。O.根据实施方案N所述的方法，其中通过使光传输穿过所述材料到达光学接收装置来获取所述图像。P.一种用于表征材料均匀度的方法，该方法包括：通过使光传输穿过所述材料到达光学接收装置来获取所述材料感兴趣区域的图像；选择用于测量所述感兴趣区域内的均匀度的一组有刻度的尺度；用低通滤波器与所述图像作卷积，以抑制所述图像中小于在所述一组有刻度的尺度内所选择的感兴趣尺度的特征；将所述图像分割成与所述感兴趣尺度相等的小块，其中每个所述小块包括像素阵列；以及确定所述阵列中所述像素的光强度标准偏差，以计算每个小块内的均匀度值。Q.根据实施方案P所述的方法，其中所述低通滤波器包括宽度与所述阵列中所述像素的预定部分相等的箱式滤波器。R.根据实施方案Q所述的方法，其中所述低通滤波器用包围所选择像素的所述像素的光强度加权平均数来替换所述阵列中的所选择像素，并且其中所述加权平均数由二维高斯核确定。S.根据实施方案P至R中任一项所述的方法，还包括确定理想像素尺寸，用于分析所选择的不均匀度；以及在去除所述特征之前将所述感兴趣区域缩放至所述理想像素尺寸。T.根据实施方案P至S中任一项所述的方法，还包括在去除所述特征之前校准所述感兴趣区域。U.根据实施方案P至T中任一项所述的方法，还包括聚集所述小块的所述均匀度值，以确定所述感兴趣区域的均匀度值。V.根据实施方案P至U中任一项所述的方法，还包括聚集位于所述感兴趣区域内的所选择的小块阵列的所述均匀度值，以提供所述感兴趣区域的均匀度值。W.根据实施方案P至V中任一项所述的方法，其中所述材料选自织造物、非织造物、纸材、涂料、聚合物膜以及它们的组合。X.根据实施方案W所述的方法，其中所述材料为非织造物。Y.一种设备，包括：至少一个光源，其对幅材材料进行照明；相机，其捕捉传输穿过所述材料的感兴趣区域的光或从该区域反射的光，以生成所述感兴趣区域的图像；以及处理器，其响应于用于测量所述感兴趣区域内的均匀度的一组尺度的输入：用低通滤波器与所述图像作卷积，以抑制所述图像中小于在所述一组尺度内所选择的感兴趣尺度的特征；将所述图像分割成与所述感兴趣尺度相等的小块，其中每个所述小块包括像素阵列；以及计算每个小块内的均匀度值。Z.根据实施方案Y所述的设备，其中所述处理器通过确定所述阵列中所述像素的光强度的标准偏差、四分位距(IQR)、中位绝对偏差或信息熵中的至少一者来计算所述均匀度值。AA.根据实施方案Y至Z中任一项所述的设备，其中所述处理器通过确定所述四分位距(IQR)来计算所述均匀度值。BB.根据实施方案Y至AA中任一项所述的设备，其中所述低通滤波器包括宽度与所述阵列中所述像素的预定部分相等的箱式滤波器。CC.根据实施方案Y至BB中任一项所述的设备，其中所述低通滤波器用包围所选择像素的所述像素的光强度加权平均数来替换所述阵列中的所选择像素，并且其中所述加权平均数由二维高斯核确定。DD.根据实施方案Y至CC中任一项所述的设备，其中所述处理器还确定理想像素尺寸，用于分析在所述材料中所选择的不均匀度；以及在去除所述特征之前将所述感兴趣区域缩放至所述理想像素尺寸。EE.根据实施方案Y至DD中任一项所述的设备，其中所述处理器在去除所述特征之前校准所述感兴趣区域。FF.根据实施方案Y至EE中任一项所述的设备，其中所述处理器聚集所述小块的所述均匀度值，以确定所述感兴趣区域的均匀度值。GG.根据实施方案Y至FF中任一项所述的设备，其中所述处理器聚集位于所述感兴趣区域内的所选择的小块阵列的所述均匀度值，以提供所述感兴趣区域的均匀度值。HH.根据实施方案Y至GG中任一项所述的设备，其中所述材料选自非织造物和聚合物膜。II.根据实施方案HH所述的设备，其中所述材料为非织造物。JJ.根据实施方案Y至HH中任一项所述的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于表征材料均匀度的方法，包括：选择用于测量所述材料的图像的感兴趣区域内的均匀度的一组尺度；抑制所述图像中小于在所述一组尺度内所选择的感兴趣尺度的特征；将所述图像分割成与所述感兴趣尺度相等的小块；以及计算每个小块内的均匀度值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 US 61/898,3041.一种用于表征材料均匀度的方法，包括：
选择用于测量所述材料的图像的感兴趣区域内的均匀度的一组尺
度；
抑制所述图像中小于在所述一组尺度内所选择的感兴趣尺度的特
征；
将所述图像分割成与所述感兴趣尺度相等的小块；以及
计算每个小块内的均匀度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中抑制所述特征包括用低通滤
波器处理所述图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述低通滤波器包括截止频
率等于所述感兴趣尺度的预定部分的箱式滤波器。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述低通滤波器包括二维高
斯核。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中通过确定所述
小块的所选择特性中的标准偏差、四分位距(IQR)、中位绝对偏差或信
息熵中的至少一者来计算所述均匀度值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述小块的所选择特性包括
传输穿过所述小块的光或在包括所述小块的材料表面上反射的光的强
度。
7.根据权利要求5所述的方法，其中通过确定传输穿过所述小块
的光的强度的四分位距(IQR)来计算所述均匀度值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括在去除所述
特征之前将所述感兴趣区域缩放至预定尺寸。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括在去除所述
特征之前校准所述感兴趣区域。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括聚集所述
小块的所述均匀度值，以确定所述感兴趣区域的均匀度值。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括聚集位于
所述感兴趣区域内的所选择的小块阵列的所述均匀度值，以提供所述
感兴趣区域的均匀度值。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述材料选
自织造物、非织造物、纸材、涂料、聚合物膜以及它们的组合。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述材料为非织造物。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中通过使光传
输穿过所述材料或在包括所述感兴趣区域的所述材料的表面上反射光
来获取所述图像。
15.根据权利要求14所述的方法，其中通过使光传输穿过所述材
料到达光学接收装置来获取所述图像。
16.一种用于表征材料均匀度的方法，包括：
通过使光传输穿过所述材料到达光学接收装置来获取所述材料的
感兴趣区域的图像；
选择用于测量所述感兴趣区域内的均匀度的一组有刻度的尺度；
用低通滤波器与所述图像作卷积，以抑制所述图像中小于在所述

\t一组有刻度的尺度内所选择的感兴趣尺度的特征；
将所述图像分割成与所述感兴趣尺度相等的小块，其中每个所述
小块包括像素阵列；以及
确定所述阵列中像素的光强度的标准偏差，以计算每个小块内的
均匀度值。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述低通滤波器包括宽度
与所述阵列中像素的预定部分相等的箱式滤波器。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述低通滤波器用包围所
选择像素的像素的光强度加权平均数来替换所述阵列中的所选择像
素，并且其中所述加权平均数由二维高斯核确定。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，还包括确定理
想像素尺寸，用于分析所选择的不均匀度；并在去除所述特征之前将
所述感兴趣区域缩放至所述理想像素尺寸。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，还包括在去除
所述特征之前校准所述感兴趣区域。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，还包括聚集所
述小块的所述均匀度值，以确定所述感兴趣区域的均匀度值。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，还包括聚集位
于所述感兴趣区域内的所选择的小块阵列的所述均匀度值，以提供所
述感兴趣区域的均匀度值。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中所述材料
选自织造物、非织造物、纸材、涂料、聚合物膜以及它们的组合。
24.根据权利要求24所述的方法，其中所述材料为非织造物。
25.一种设备，包括：
至少一个光源，所述至少一个光源对幅材材料进行照明；
相机，所述相机捕捉传输穿过所述材料上的感兴趣区域的光或从
所述区域反射的光，以生成所述感兴趣区域的图像；和
处理器，所述处理器响应于用于测量所述感兴趣区域内的均匀度
的一组尺度的输入：
用低通滤波器与所述图像作卷积，以抑制所述图像中小于在所述
一组尺度内所选择的感兴趣尺度的特征；
将所述图像分割成与所述感兴趣尺度相等的小块，其中每个所述
小块包括像素阵列；以及
计算每个小块内的均匀度值。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述处理器通过确定所述
阵列中像素的光强度的标准偏差、四分位距(IQR)、中位绝对偏差或信
息熵中的至少一者来计算所述均匀度值。
27.根据权利要求25至26中任一项所述的设备，其中所述处理
器通过确定所述四分位距(IQR)来计算所述均匀度值。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的设备，其中所述低通
滤波器包括宽度与所述阵列中像素的预定部分相等的箱式滤波器。
29.根据权利要求25至27中任一项所述的设备，其中所述低通
滤波器用包围所选择像素的像素的光强度加权平均数来替换所述阵列
中的所选择像素，并且其中所述加权平均数由二维高斯核确定。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的设备，其中所述处理
器进一步确定理想像素尺寸，用于分析在所述材料中所选择的不均匀

\t度；以及在去除所述特征之前将所述感兴趣区域缩放至所述理想像素
尺寸。
31.根据权利要求25至30中任一项所述的设备，其中所述处理
器在去除所述特征之前校准所述感兴趣区域。
32.根据权利要求25至31中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃文·J·瑞博尼克，约翰·A·拉姆瑟恩，大卫·D·米勒，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US