本发明专利技术涉及到一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法及采集浆纱条干序列图像的装置。其中方法包括采集浆纱条干序列图像、对图像进行处理、获得浆纱有效统计区域图像、以浆纱像素灰度值正态分布曲线与原纱像素灰度值正态分布曲线的交点作为被覆区域分割的阈值T，最后通过公式计算出浆纱被覆系数SCC、被覆深度SCD和被覆不匀率SCU，利用这三个指标评价浆纱上浆质量。装置包括溶液槽，溶液槽的两端分别设置有退绕装置和收卷装置，溶液槽的上方设置有拍摄装置，溶液槽与收卷装置之间还设置有一个废液槽，废液槽上设置有一对轧辊。轧辊。轧辊。
【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法及采集浆纱条干序列图像的装置
[0001]本专利技术属于纺织浆纱
，具体涉及一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法及采集浆纱条干序列图像的装置。
技术介绍
[0002]浆纱被覆渗透特征是评价浆纱质量的重要指标，浆料被覆有利于提高浆纱的耐磨性，使毛羽伏贴，纱线表面光滑；浆料的渗透有助于纤维之间的粘结抱合，从而提升浆纱强力。浆纱被覆渗透分布的不合理会造成浆纱性能的降低，浆纱被覆渗透状态的不稳定也会造成浆纱性能的波动。因此，浆纱的被覆渗透合理配置及保持稳定是提升浆纱性能及恒定上浆质量的关键因素。
[0003]目前常采用切片法评价浆纱被覆。手绘切片法是通过切片器获取浆纱切片，基于显微镜拍摄切片图像，采用均质纸人工描绘获取浆纱横截面相关周界，从而通过求积法或称重法计算得到浆纱被覆特征。在此基础上，有学者将计算机图像技术应用于切片的处理中，提出了图像切片法，有效的提高了切片法测试浆纱被覆特征的效率。然而，切片方法表征浆纱被覆本身具有一定的局限性，首先，切片方法截取浆纱片段厚度过薄，不足以代表整段浆纱的品质，且操作过程中浆纱表面浆膜完整性易被破坏，可重复性差。其次，对于显微镜拍摄的浆纱横截面图像，浆纱被覆与渗透区域边界不明晰，易造成较大误差。再次，切片法提取出的浆纱被覆特征指标浆液被覆率和浆膜完整率，然而浆液被覆率的高低并不能体现出被覆情况的好坏，因此，无法对浆纱的性能和上浆工艺提供反向指导。
技术实现思路
[0004]本专利技术首先要解决的技术问题是：提供一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法来准确地计算浆纱表面被覆系数、被覆深度和被覆不匀率，从而准确评价浆纱表面被覆效果。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法，包括以下步骤：
[0006](1)对浆纱的浆膜进行显色处理；
[0007](2)沿浆纱的长度方向依次进行拍摄，获取一定数量的浆纱条干序列图像；
[0008](3)通过计算机图像处理技术对上述各浆纱条干序列图像依次进行灰度化处理、降噪、去背景、倾斜矫正，获得一定数量的浆纱条干序列灰度图；
[0009](4)在每张浆纱条干序列灰度图中截取出浆纱有效统计区域图像；
[0010](5)将一定数量的浆纱有效统计区域图像进行图像拼接形成浆纱长片段图像；
[0011](6)采用上述步骤(2)～(5)对原纱进行处理，获得原纱长片段图像；
[0012](7)做出浆纱长片段图像内所有像素点的灰度分布直方图并进行正态分布拟合，得到浆纱像素灰度值正态分布曲线；做出原纱长片段图像内所有像素点灰度分布直方图并
进行正态分布拟合，得到原纱像素灰度值正态分布曲线；以浆纱像素灰度值正态分布曲线与原纱像素灰度值正态分布曲线的交点作为被覆区域分割的阈值T，浆纱的灰度分布直方图中灰度值低于阈值T的区域为发生显色反应区域，即被覆区域；
[0013](8)通过公式将浆纱和原纱的有效统计区域的灰度分布直方图正态分布转换为标准正态分布；其中Y表示标准正态分布中的阈值，T表示正态分布阈值，表示浆纱长片段图像内像素点平均灰度值，σ表示浆纱长片段图像内灰度值标准差；然后通过查“标准正态分布表”得到小于阈值Y的概率值，即浆纱被覆系数SCC；
[0014](9)通过公式计算被覆深度，以被覆深度SCD评价浆纱被覆厚度；其中G
i
表示浆纱长片段图像中第i个像素点的灰度值,N
y
表示浆纱长片段图像中像素点的个数；
[0015](10)通过公式计算被覆不匀率，以被覆不匀率SCU评价浆纱被覆不匀率；其中，G
i
表示浆纱长片段图像中第i个像素点的灰度值,表示浆纱长片段图像中像素点平均灰度值。
[0016]作为一种优选方案，步骤(4)中截取出浆纱有效统计区域图像的具体方法为：分别计算每张浆纱条干序列灰度图中每行像素点的平均灰度值，选择最大平均灰度值和最小平均灰度值之差小于2、连续行数大于10行的区域作为浆纱有效统计区域图像。
[0017]作为一种优选方案，步骤(3)中，降噪处理的具体方式是中值滤波去噪；去背景的具体方式是：二值化对图像进行分割，去除浆纱以外背景，获取浆纱条干图像；倾斜矫正的具体方式是：通过霍夫变换对图像进行倾斜检测与矫正。
[0018]作为一种优选方案，验证步骤(7)中浆纱长片段图像内所有像素点的灰度分布符合正态分布、原纱长片段图像内所有像素点的灰度分布符合正态分布。
[0019]作为一种优选方案，所述浆纱条干序列图像的数量不少于40张。
[0020]本专利技术的有益效果是：本专利技术以浆纱纵向外观图像(即浆纱条干序列图像)为对象，通过图像灰度化，中值滤波去噪，二值化去背景，霍夫变换倾斜矫正等对图像预处理获取浆纱条干序列灰度图。基于被覆区域阈值，图像采集样本容量及浆纱条干序列图像的有效统计区域等参数的设置与优选，通过公式计算被覆系数SCC，被覆深度SCD和被覆不匀率SCU，以评价浆纱表面被覆效果。浆纱表面被覆尺度微小，无法通过相关宏观测试手段准确表征，而图像处理技术具有高效、简便、准确的特点，对于浆纱表面细微的被覆变化有较高的灵敏度。浆纱被覆特征指标的计算可反向指导浆纱的生产工艺，从而提高浆纱性能，稳定上浆质量，具有广阔的实际生产意义。
[0021]本专利技术进一步对浆纱条干区域各行像素点的灰度值进行分析，获取灰度值相对稳定的像素点行数作为有效统计区域，用于浆纱表面被覆特征指标的计算。通过有效统计区
域的确定，避免了光照因素对于浆纱拍摄图像的影响，提高浆纱被覆的评价准确性。
[0022]本专利技术进一步的将采集的一定数量的序列图像有效统计区域拼接成长片段，以该片段图像作为对象，计算片段长度的浆纱被覆系数，被覆深度和被覆不匀率，扩大了样本区域，对于浆纱被覆的测试更具有代表性。
[0023]本专利技术进一步的动态设置显色区域阈值。获取浆纱和原纱有效统计区域内灰度分布直方图，通过将两个直方图正态分布拟合曲线的交点设置为阈值，浆纱中灰度值低于阈值的区域即为被覆区域。通过被覆区域阈值的动态设置，避免了固定阈值对于不同上浆率被覆区域确定的干扰，更加准确的获取被覆区域。
[0024]本专利技术进一步的对于图像采集样本容量进行研究，获取可以满足稳定测试结果的最小样本容量值，确定浆纱图像采集样本容量。以稳定、准确、高效的浆纱被覆评价的目的。
[0025]本专利技术进一步要解决的技术问题是：提供一种安全环保型的采集浆纱条干序列图像的装置。
[0026]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种采集浆纱条干序列图像的装置，包括一个溶液槽，溶液槽的两端分别设置有退绕装置和收卷装置，溶液槽的上方设置有拍摄装置，溶液槽接近退绕装置的一端为上游端、接近收卷装置的一端为下游端，所述溶液槽与收卷装置之间还设置有一个废液槽，废液槽上设置有一对轧辊。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对浆纱的浆膜进行显色处理；(2)沿浆纱的长度方向依次进行拍摄，获取一定数量的浆纱条干序列图像；(3)通过计算机图像处理技术对上述各浆纱条干序列图像依次进行灰度化处理、降噪、去背景、倾斜矫正，获得一定数量的浆纱条干序列灰度图；(4)在每张浆纱条干序列灰度图中截取出浆纱有效统计区域图像；(5)将一定数量的浆纱有效统计区域图像进行图像拼接形成浆纱长片段图像；(6)采用上述步骤(2)～(5)所述方法对原纱进行处理，获得原纱长片段图像；(7)做出浆纱长片段图像内所有像素点的灰度分布直方图并进行正态分布拟合，得到浆纱像素灰度值正态分布曲线；做出原纱长片段图像内所有像素点灰度分布直方图并进行正态分布拟合，得到原纱像素灰度值正态分布曲线；以浆纱像素灰度值正态分布曲线与原纱像素灰度值正态分布曲线的交点作为被覆区域分割的阈值T，浆纱的灰度分布直方图中灰度值低于阈值T的区域为发生显色反应区域，即被覆区域；(8)通过公式将浆纱和原纱的有效统计区域的灰度分布直方图正态分布转换为标准正态分布；其中Y表示标准正态分布中的阈值，T表示正态分布阈值，表示浆纱长片段图像内像素点平均灰度值，σ表示浆纱长片段图像内灰度值标准差；然后通过查“标准正态分布表”得到小于阈值Y的概率值，即浆纱被覆系数SCC；(9)通过公式计算被覆深度，以被覆深度SCD评价浆纱被覆厚度；其中G
i
表示浆纱长片段图像中第i个像素点的灰度值,N
y
表示浆纱长片段图像中像素点的个数；(10)通过公式计算被覆不匀率，以被覆不匀率SCU评价浆纱被覆不匀率；其中，G
i
表示浆纱长片段图像中第i个像素点的灰度值,表示浆纱长片段图像中像素点平均灰度值。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法，其特征在于，步骤(4)中截取出浆纱有效统计区域图像的具体方法为：分别计算每张浆纱条干序列灰度图中每行像素点的平均灰度值，选择最大平均灰度值和最小平均灰度值之差小于2、连续行数大于10行的区域作为浆纱有效统计区域图像。3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的浆纱表面被覆特征指标计算方法，其特征在于，步骤(3)中，降噪处理的具体方式是中值滤波去噪；去背景的具体方式是：二值化对图像进行分割，去除浆纱以外背景，获取浆纱条干图像；倾斜矫正的具体方式是：通过霍夫变换对图像进行倾斜...
【专利技术属性】
技术研发人员：高卫东，朱博，闫文君，范雪荣，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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