一种实时纱线外观数字化分析系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种实时纱线外观数字化分析系统，具有暗箱、图像采集系统和PC处理终端，图像采集系统与PC处理终端电连接，暗箱内设有至少两块反射镜和一个LED背光光源。本实用新型专利技术能动态地连续采集纱线图像，在特征提取过程中，对每一帧图像同一检测位置，分别对图像中的五侧面的纱线图像同时其进行相关分析处理，提取特征，最后将检测所有图像纱线外观特征信息进行融合构成纱线外观的特征向量，并与标准的样本进行特征相似度DW(X，Y)计算，以此为依据，对纱线的性能和质量做出评判。可以实时获取多角度的纱线三维立体外观特征信息，快速准确的确定纱线的质量，并有效减少了人为因素对质量评价的影响，提高分析的准确率，设计合理，实用性高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属机器视觉智能数字化信息分析领域，特别是涉及一种实时纱线外观数字化分析系统。
技术介绍
纱线质量直接关系着织物和服装的外观性能，物理性能和服用性能，在纺织生产中起着举足轻重的作用。纱线的细度，毛羽度和条干均匀度直接影响面料的外观，还影响强力，拉伸性，弹性，耐磨性等物理机械性能。纱线的外观信息(粗细变化、椭圆度、直径不均率等)对全面评价纱线质量、指导制造工艺、预测织物外观效果有着极其重要的意义。因此，对于纱线质量的检测从纺织行业规模化生产之日起便成为一个产品质量监控的核心问题；围绕着纱线的质量检测，国内、外纺织同行开发了很多纱线质量检测仪器。目前，纱线的外观质量的检测主要由纱线条干均匀度仪和毛羽仪来完成。纱线条干均匀度的原理和方法分为两种电容式测量和光电式测量。电容式测量的基本原理是让纱线以一定速度从平行板电容器极板间通过，由于纱线单位长度的质量(线密度)变化而引起电容的介质变化，进而引起电容量的变化，电容量的变化即反映出纱线条干不匀程度；而光电式测量则让纱线以一定的速度从两路正交方向上的光电检测系统内通过，光电传感器将纱线直径信号转化为电信号，电信号的变化即反映出纱线的条干不匀程度。然而，传统的电容式或者光电式条干均匀度仪，只能得到反映纱线粗细的电容量信号或者光电信号等间接量，不能够直接获得纱线的表面外观或者颜色纹理等更直观的信息。在某些情况下，更无法准确、逼真地实现对纱线外观的表征。同时，该方法受环境影响较大，同一纱线所处环境的温湿度不同将会造成检测结果的较大差异。另外，利用电容式条干仪测得的纱线质量不匀率与织物表面质量的相关性不强，难以可靠地预测布面质量。随着PC处理终端技术和图像分析技术的发展，研究人员开始运用光学和数字图像传感技术，精密检测纱线外观。采用PC处理终端图像数字处理技术能精确地计量出纱线直径、椭圆度及不匀率、扭曲度等外观信息，以实现对纱线的外观等级进行评估。PC处理终端视觉分析系统是指将光学和PC处理终端图像处理技术相结合，利用小波分析、傅立叶分析等应用数学的知识，对图像传感器实时采集到的纱线图像进行图像处理，得到直观的纱线细度不匀。目前对此领域的研究主要放在几何形态的测试和表征上，测试的功能范围仍局限在传统的条干均匀度和毛羽测试上，测量模式以单一方向获取得单帧图像分析、测量为主。然而，由于纱线体的三维立体结构，单角度视野成像检测存在信息丢失，易造成提取特征的误差。本技术提出PC处理终端图像处理技术，设计了四镜面反射成像装置，实现同一视野获取五个不同角度观测的纱线外观图像，并通过图像处理技术，提取不同角度观测纱线表面特征，并进行融合，获取代表纱线的数字化特征参数，为对纱线性能评价和质量分析提供科学依据。随着PC处理终端成本降低与性能的提高，以及PC处理终端图像处理技术的发展，PC处理终端技术在纺织行业的发展和应用，前景将更加广阔。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种克服上述不足，可以实时获取多角度的纱线三维立体外观特征信息，快速准确的确定纱线的质量，并有效减少了人为因素对质量评价的影响，提高分析的准确率的实时纱线外观数字化分析系统。实现本技术目的的技术方案是一种实时纱线外观数字化分析系统，具有暗箱、图像采集系统和PC处理终端，图像采集系统与PC处理终端电连接，暗箱内设有至少两块反射镜和一个LED背光光源。上述实时纱线外观数字化分析系统的图像采集系统具有CCD图像传感器和镜头。上述实时纱线外观数字化分析系统的LED背光光源设置在暗箱的后壁上，图像采集系统设置在在暗箱的前壁上且与LED背光光源相对，所述反射镜具有四块，反射镜高度 与暗箱内壁高度相同，两块一组分列于LED背光光源两侧，对称分布，每块反射镜均与暗箱的侧壁形成夹角，夹角保持在45 75度之间，镜面指向暗箱中部。本技术具有积极的效果本技术可以实时获取多角度的纱线的三维立体外观特征信息，快速准确的确定纱线的质量，并有效减少了人为因素对质量评价的影响，提高分析的准确率，设计合理，实用性高，在纺织行业、自动检测行业有着广阔的应用。附图说明为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中图I为本技术结构示意具体实施方式见图1，本技术的实时纱线外观数字化分析系统具有暗箱I、图像采集系统2和PC处理终端，图像采集系统2与PC处理终端电连接，图像采集系统2具有CXD图像传感器21和镜头22，使用的1394图像采集卡，暗箱I内设有四块反射镜3和一个LED背光光源4，LED背光光源4设置在暗箱I的后壁11中部，图像采集系统2设置在在暗箱I的前壁12上且与LED背光光源4相对，反射镜3高度与暗箱I内壁高度相同，两块一组分列于LED背光光源4两侧，对称分布，每块反射镜3均与暗箱I的侧壁13形成夹角，夹角保持在45 75度之间，镜面指向暗箱I中部，纱线9纵向穿过暗箱1，且位于图像采集系统2与LED背光光源4之间，四块反射镜3可将纱线9侧面的影像反射至图像采集系统2。主要步骤为a、纱线9穿过封闭的暗箱I箱体中，控制调节好LED背光光源4亮度、图像采集系统2曝光量后，按一定的速度带动纱线9穿过暗箱I ;b、CXD图像传感器21实时获取纱线9的三维不同角度图像，并传输给PC处理终端上的图像处理软件，PC处理终端根据预先设定纱线9分析长度，利用图像处理技术对纱线9图像进行相关处理；C、PC处理终端对拼接图像进行滤波去除噪声，差影减去背景等处理，提取纱线目标；d、对N帧图像中所包含每个侧面纱线图像分别进行有颜色、粗细变化、椭圆度及续毛密度等参数提取；e、对提取的特征参数进行权重数据融合构成特征矢量，以代表纱线表面的数字特征，并存储到数据库中。f、根据给定的标准模型的特征参数和检测样本融合的矢量参数，用加权欧拉距离进行特征相似度DW(X，Y)计算，并作为纱线性能的判别准则进行对纱线质量做出分析和评判。考虑到箱体纱线9成像清晰，采用的是内置长方形条状背光光源方法，并置于暗箱I的后壁11，通过外部的控制器可以调节LED背光光源4的亮暗程度，以方便获取最清晰的纱线图像。由于获取的图像中除了纱线9的实际侧面外，还有四个镜像中的纱线9侧面的图像，要想获得的图像中镜像中的纱线也清晰可见，这对光线的要求比较高。在成像过程中，首先调节LED背光光源4的强度，再利用图像处理软件自动微调节图像采集系统2的曝光时间，以达到获取最清晰的纱线图像。当暗箱的亮、暗程度和光圈大小调好以后，启动卷线装置，由上位机软件控制系统通过串口发送命令，控制步进电机的转动，从而使纱线维持在一定的速度。该速度的确定是由图像采集系统2的视野和每秒钟要处理的图像数以及每秒钟拍摄的图像数来确定的，具体公式如下V = L*TR1 = - (Rsat + Rsbl + Rsci + Rsdl + Rsei)Gi = - (Gsai + Gsbi + Gsci + Gsdi + Gsei)_ B1 = ^(Bsm + Bsbt + Bsct+Bs￡+BsJ其中V是纱线传送的速度，L是CCD镜头的视野所包含的实际宽度，T是每秒钟要拍摄的图像数量。当设定好纱线9的卷线速度后，开始移动纱线9，并由PC处理终端的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时纱线外观数字化分析系统，具有暗箱(I)、图像采集系统(2)和PC处理终端，图像采集系统(2)与PC处理终端电连接，暗箱(I)内设有至少两块反射镜(3)和一个LED背光光源⑷。2.根据权利要求I所述的实时纱线外观数字化分析系统，其特征在于所述图像采集系统(2)具有CCD图像传感器(21)和镜头(22)。3.根据权利要求2所述的实时纱线外观数字化分析系...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛斌杰，杨小俊，罗国宏，
申请(专利权)人：常州中港纺织智能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：