【毕业学位论文】基于图像处理的非织造布的外观质量检测

分类号 学校代码 10495 密 级 硕 士 学 位 论 文 基于图像处理的非织造布的外观质量检 测 作者姓名： 夏天 学 号 ： 1115123007 指导教师： 李德骏 教授 张如全 教授 学科门类： 工 学 专 业： 电子与电气工程学院 研究方向： 图像处理 完成日期： 二零 一四 年 六 月 . E. of on 014 摘 要 非织造布是纤维的集合体，纤维材料的性能和非织造布的性能息息相关。纤维直径影响着无纺布的 摩擦性能、强度、体积密度和手感；纤维取向分布反应了无纺布力学性能的方向性；非织造布的过滤性能由孔隙尺寸分布来衡量；疵点即反应 着无纺布的力学性能，同时又是评价它不可或缺的指标。通过非织造布外观质量参数进行分析测量，就可以了解它的一般性能。虽然有传统测量非织造布外观参数的方法，但都有一定的局限和不足。 随着科技的发展带动图像处理技术飞速发展，利用图像处理的方法对非织造布外观质量进行检测，并且让它和一般方法进行比较。 本文利用图像处理的方法对非织造布外观参数进行了研究，在取得样本图像后，分别对纤维直径、孔隙尺寸及取向分布三个参数进行了测试。 对于纤维直径而言， 取得单根纤维后，根据边缘检测得到纤维的边缘线后，通过逐行或者逐列的扫描 ，得出分界 线上所有的点的方向位置，然后利用曲线拟合的方法对其进行拟合， 通过拟合出来的直线斜率 ，进而得到纤维的倾角，最后通过纤维倾角的数学关系算出纤维的直径大小 ； 由于纤维的孔洞是由纤维围绕而成的，所以可以通过孔洞边界线的角度来说明纤维本身的倾角，这样就可以得出纤维的取向分布。因为面积过小的孔洞，可视其为一个点，所以在提取孔洞图像时，需要设置一个临界面积作为参考；对于非织造布的 孔隙的 尺寸分布，通过计算孔周长、孔面积等参数来算出孔隙的尺寸以及分布状况。 杂质、破洞和油污类疵点是出现频率最高的疵点，所以本文对着三种疵点进行了 研究测试，通过利用不同类型的疵点 和非疵点处 对光的反射和透射作用完全不同的原理，来对其进行检测。 关键词： 非织造布；纤维直径；纤维取向分布；孔隙尺寸分布；疵点；图像处理； 研究类型： 应用基础研究 is a of is of of is on it is an of By we we of s of to In we on by we of of to by by or by of of of be of be we of to or of of in of of so be by to to s of is we as a so we to a as a By of we of of we by of of of 目 录 I 目 录 1 绪论 . 1 织造布的简介 . 1 织造布的外观质量检测的一般方法 . 3 像处理技术在非织造领域的应用 . 6 究的主要内容 . 11 2 非织造布外观质量参数采集 . 12 织造布图像采集系统构成 . 12 集硬件系统 . 12 集和分析软件工具 . 13 织造布样本采集 . 13 2 1 纤维直径的图像采集 . 13 2 2 纤维取向分布的图像采集 . 14 2 3 孔隙尺寸分布的图像采集 . 14 2 4 疵点的图像采集 . 15 章小结 . 15 3 基于图像处理的非织造布的外观质量参数算法分析 . 17 像预处理 . 17 维直 径的测量 . 18 维直径的计算过程 . 20 线拟合法获得纤维的倾角 . 20 几何关系得到纤维直径 . 20 据分析 . 21 3 维取向分布的测量 . 22 向分布测量方法 . 22 据分析 . 28 3 隙尺寸分布测量 . 29 隙结构的定量表述方法 . 29 隙分布的分形结构特征分析 . 31 据分析 . 31 3 章小结 . 31 武汉纺织大学硕士学位论文 4 基于图像处理的非织造布的疵点检测 . 32 见非织造布疵点类型及特征 . 32 织造布疵点图像的处理 . 32 像预处理 . 32 像阈值分割 . 36 点检测 . 37 法验证 . 39 章小结 . 40 5 结论 . 42 参考文献 43 附录 46 致谢 48 1 绪论 1 1 绪论 非织造布是通过短小的纤维或者长丝组合而成的， 原料的优劣直接 反映出 非织造布的质量及 品质 。 纤维直径相当于它的线密度，对于无纺布而言，纤维直径的粗细、均匀于否直接代表着整匹布的强韧性以及触摸感觉好坏；纤维取向分布不匀，会使得非织造布 表面不匀，从而导致布的厚薄不同，使得其力学性能下降； 非织造布的过滤性能由孔隙尺寸分布来衡量； 对于任何一种物品而言，疵点的存在无疑完全影响着它们的外观美感，对于非织造布也 是一样，而且 无纺布的质量 于疵点的存在与否 也 息息相关。 关于非织造布的外观质量的测量，已经有了一些的测量方法， 1980 年以后，由于计算机的飞速发展，迫使着软件和硬件技术的相应 发展，随之而来的就是计算机视觉和模式识别技术的的崛起，许多学者利用计算机图像处理技术对非织造布 又一次进行了更加深入 全面的了解和研究，所以对非织造布外观检测 技术 肯定会向前迈进 一大步 ， 而且会从人工为主的测量方式过度到机器自动处理的模式。 本章主要介绍了非织造布的起源和发展情况，介绍了非织造布外观检测的一般方法，以及图像处理在非织造行业的应用情 况。最后概况了本论文的研究意义与内容。 织造布的简介 1942 年，美国的一家公司生产了一种与传统纺织原理及工艺完全不相同的新型的布品，该布品并非经过纺、也不是经过织造而制成，而是依靠一种特殊的化学粘合法进行生产制造的。当时定名为“ ,即“非织造布”。 非织造布俗称无纺布，也被称为不织布和无纺织物，它不是传统意义上布匹，而是一直纤维作物。 非织造布的生产过程主要包含以下六个部分： 1） 纤维准备：包含短纤维的开松、除杂以及混合，高分子聚合物的切片处理。 2） 纤维成网：有干网、湿法 、聚合物直接成网以及长丝退烧成网。 3） 粘合加固：有机械加固法、化学粘合加固法、热粘合加固法以及自身粘合法。 4） 烘燥：包括热风法、红外线法以及烘筒法。 5） 后整理：机械法、化学法以及高能法。 6） 卷装：成卷包装。其工艺过程的流程图如下图 示： 图 织造布加工过程示意图 非织造布 工艺结合了现代最前沿的工业技术如轻化、皮革、纺织等，并且把理化生等许多相关理论融入其中， 结合和运用了诸多现代高科技术。由于非织造布的原材料来聚合物材料 成网 粘合加固 烘燥 后整理 纤维准备 卷装 武汉纺织大学硕士学位论文 源广、产品种类多、工艺进程短、产量大、工艺产品多，技术变化灵活等特点 ，在服装、服饰以及产用业的各个领域普遍使用 ,如图 示为非织造布产品。 非织造服装 非织造收纳盒 图 织造布产品 无纺布工业是一个后起的纺织工业领域，它的历史并不久远。然而从其他角度来看，远在千年以前 中国古代社会就已经出现了非织造布物品。经考古学家考证，七千多年前，人类就已经通过养殖蚕茧制作服装服饰，这便是利用吐丝直接成网制得的丝绸非织造物品。对于现代意义的非织造布起始于 100 多年前， 19 世 纪 70 年代英国 一家公司研制出一台针刺机， 20 世纪初英国开始开发非织造布， 1942 年美国的一家公司通过粘合法制作出来了非织造布，开始了它 的工业化生产，并且第一次使用非织造布 (个术语。 在过去的 20 年来，非织造行业的发展速度更加迅速 ，即使在现在的十多年世界正处在经济危机的时候，它仍然以平均 速度不断上升，这 不仅 表明 非织造产品逐渐融入人们的日常生活中，而且也说明了 了非织造行业有着很 强大的存活力 1。 据相关报告可知， 到 2013 年为止，全球非织造布产品的消费量将达到 800 万 t，并且持续以 每年 6%的速度不断增长。占世界非织造布花费总量的 55%的是欧洲以及北美国家等消费市场，而包括中国在内的东北亚地区则占了 24% 。美国是发现生产非织造布最早的国家，也是非织造布技术发展最快的国家，它的无纺布产量达到世界之最，在世界一直处于领先的地位。近些年来，非织造布在美国的人均消费量已达到 4 千克，克，然而中国的人均使用却只有 克，尽然都不到美国的 1%。由此可以知，我国非织造使用情况与国外相比仍然有着较大的差距。 我国非织造布行业诚然起步比较晚，但是其壮大速度却非常的快。 20 世纪 50 年代后期才开始对非织造布进行研究，到了 60 年代中期建立了第一家非织造布厂，生产化学粘合法非织造布。从 1958展局速度缓慢， 1978 年年产仅有三千吨。 1980 年后开始有了较大的发展，分别从国外引入两百多条生产线。 1982 年总产达到 15000 吨，1990 年到达 6 万吨 ,1997 年以发展将至 30 万吨，到 2008 年，全年总产量已高达 200 万1 绪论 3 吨有余，整体呈现高速发展的势头。 由于非织造布产品的方便便宜等优点，使得纺织品和编制品逐渐被其代替，从而致使非织造产品消费量不断 的 增加。 另外非织造布已经进军了医用材料 行业以及运输行业， 使得人们更加急切需要了解它在其他领域 是否 能够拥有着 改革创新 的作用。人造血管、器官 采用 维加上聚酰胺纤维经管式针刺制成；运用海藻纤维经针刺加工制成的高性能敷料；运用现代生物技术开发的特种活性纤维非织造新材料，可以将金属离子和相关的有毒离子有效的从工业废水中吸附可回收；在导弹、火箭尾喷管及火箭头锥的喉衬中采用其耐高温、耐烧蚀等 作用使其应用其中；用于环保型的用即弃产品的完全降解的聚乳酸纤维非织造新材料等。功能性制品材料是非织造材料的一大主要领域，也是非织造材料具有优势的领域。 非织造 布是纺织工业中最有发展前途的新兴产业部门，成为继机织、针织之后的第三领域，被誉为纺织工业的“朝阳工业”，前途无量。 织造布的外观质量检测的一般方法 非织造布的生产过程和传统的通过纺织机利用纺纱织成的布匹不同，正因为它工艺的不同，使得它和传统的织造布在结构特征上有很大差异。然而这种不同之处就决定了它们在性能测试上的不同。 非织造布本身具有的特性，着重 反应 在它的构造特征 里。非织造布的结构特征与外在品质相互制约相辅相成。纤维直径相当于它的线密度，对于非织造布而言，纤维直径的粗细、均匀度直接代表着整匹布的 强韧性以及触摸感优劣；纤维取向分布不匀，会使得非织造布表面不匀，从而导致布的厚薄不同，使得其力学性能下降；孔隙的大小及分布情况对于过滤性材料而言至关重要；纤维网均匀性 则代表 产品的单位重量以及整体厚薄程度，它代表了 整个性能的一致性； 最后对于任何一种物品而言，疵点的存在无疑完全影响着它们的外观美感，对于非织造布也是一样，而且无纺布的质量于疵点的存在与否也息息相关。 通过对这些个参数的检测、计算、分析，那么对于它的质量情况也就了若指掌了 2。 1、 纤维直径的一般方法： 我们一般采用直观法和光学显微镜投影法来测量纤 维直径，前者适合用来测量 熔喷超细纤维和闪蒸纺纤维的纤维材料 ，因为它们的 纤维分布比较离散，整个的粘合在一起的特点使得我们很难将细小的单根纤维取出来，我们只能采取电镜照片这种方法， 比如从 非织造材料 中取出 一定数量且大小相同的试验样品，将这些样品放大到一定倍数后，拍下其纤维的电镜图，然后用普通的测量尺量取一定数量的纤维直径， 最后按照比例换算成最终的纤维直径 3,4。 后者是把放大了 一定倍数的 纤维切片图像投影到荧幕上， 直至看清每根纤维后，记武汉纺织大学硕士学位论文 录放大倍数， 然后通过屏幕圆心的刻度尺与纤维正交的宽度或者楔形尺测量屏幕 圆 内的纤维直径， 然后重复这种方法测量多次，并且 记录 每次 测量 的 结果，求出直径的平均值5。 这两种方法都各有优劣，它们都是人工测量，因此测量效率低下，并且测量过程中难免会存在一定的误差，显然这两种方法已经不适合现在的快节奏模式。 2、 纤维取向分布的一般方法： 测量 非织造布纤维取向分布 有 力学性能各向异性法 、 液体扩散流动法 、 激光法 、 微波法 、 示踪纤维法 这几种，在下文我们将对这些主要测量方法进行详细介绍 6,7。 （ 1）张力法：这种方法也可以称为力学性能各向异性法。 非织造 布 的力学各向性和纤维的取向 之间关系密切 ， 通常我 们可以通过 非织造布各个方向的断裂强力以及张力的比率 得到 纤维的取向。 这种方法有一个很大的弊端，就是 测试 的时候产品会被破坏 ， 得出所需结果的前提是假设 纤维取向 决定了 产品各向强度， 这种方式获得的 纤维取向 并不百分百准确 。 （ 2）液体扩散流动法：由于不同密度的液体在不同材质的物体下扩散的速度不同，又因为非织造布由纤维组成，而纤维的形状、大小、分布对液体扩散产生着影响，所以可以根据这个理论可以来确定非织造布的取向分布情况。 具体的操作 如下： 选择两块表面比较平的玻璃板，在板的中间弄出一个小洞，放置样品于两 板 间， 从这个小洞 以 一定 力量注射 具有 一定参数 的液体， 记录下液体 在 非织造布 扩散出来 的形状 就行了 7， 8。 （ 3）微波法： 由于纤维的取向分布实质是基于纤维中大分子的取向，这样就造成两个不同方向上的介电常数完全不相同。 因此，通过微波和无纺布横向与纵向的相对介电常数来 代替 9。 （ 4）激光法 7， 常见的激光法有以下 三种 ： 散射法 : 激光照射不同物品，其散射图像不同。所以对于非织造布而言，根据散射图像进行分析，就可以求出其纤维取向， 因为 纤维取向 的不同会对 散射强度 造成影响7。 衍射法 :采用这种方法时，我们先假设 所有的纤维 高 度 一样并且以 棒状 的形态呈现 ， 然 给 出一定角度 让激光 进 行照射， 通过测量出 的纤维衍射强度 就可以获得不同纤维的取向度值 。 偏振光二色法 : 分别用 横向的和纵向 的两束 偏振激光束 照射 非织造布， 在 纤维内部大分子取向的影响 下 ，对不同振动方向的偏振光 有不同的吸收率 ， 根据吸收率计算出光强度差 ，最后 计算出纤维的取向分布 。此方法中需要注意的地方是在 推算 的时候我们需要考虑到 纤维双折射率的影响。 （ 5）示踪纤维法 6， 主要包括以下三种方法 ： 1 绪论 5 显微镜观察法 : 通过借助显微镜来观察注入一定数量的染色纤维所成的纤维网的横截面形态，利用 肉眼观察各个方向的纤维数量，以此来推测所求参数。 摄影统计法 : 在非织造布中 加入 示踪纤维， 再对纤维进行拍摄 ， 在 显微镜 下观测照片 ，从而 进行分析统计。 X 射线吸收摄影法 : 在非织造布加入一些重金属染色过得纤维，由于 X 射线它是无法透射过这些特殊纤维，所以利用 X 射 线照射非织造布，通过观察纤维影片上这些特殊的纤维来计算纤维的取向分布 8。 如上所述 取向分布的测试方法 有很多种 ，但是 这些方法 都有 一定的 缺点 ， 比如 张力法测试 的 时候会 破坏掉 非织造布 本身 ；而微波法则对 测试 环境 有很严格的要求 ， 环境的不足会使测量 产生误差；散射 法受到非织造产品结构影响，而衍射法 所用的 设备 比较 复杂 ，偏振光需要考虑双折射，示踪观察法测量需要时间长、成本高，同时选取的示踪纤维的形态对最终取向判别也会造成或多或少的不良影响 。 3、 孔隙尺寸分布的测试 通常一块 非织造布 有很多个孔隙， 且 各个孔道并没有很明显的弯曲规则，可能同一个孔道会呈现出不同的孔隙分布，对 非织造布 而言，它的 孔隙结构 决定了它的 通透性 ，因此我们可以采取下述方法来测量孔隙尺寸。 （ 1）观察测量法：利用显微镜对非织造产品表面 的孔径 进行统计， 为了更清晰的观测孔隙，人们经常 在观察前 对产品染上明显的颜色 。 （ 2）测孔仪器法：通过水银孔率计或者流体孔率计 等测量工具 进行测量。 （ 3）干湿筛法： 用 非织造布 做成筛子的 筛底，对 一定 大小的玻璃球或砂砾进行筛选，通过 玻璃球或者砂砾 分布图 估测 分布情况。 在进行 湿筛 的时候 需要在待测的非织造布上 撒少量的自然水 7。 （ 4）流体过滤法：在待测的非织造布上进行交变水流处理，通过过滤的砂砾分布率 求出孔径分布。 这 四种 测量方式测出来的 孔隙尺寸 都不是很精确， 有时甚至对于同一个非织造样品测量出来的结果都会有所不同。 4、 纤维网均匀度 纤维网均匀度 对应着非织造布产品的均匀性，它 的测试大致 也有两种：重量不匀率和 目测判定法 6。 这两种方法也存在少许不足，对于第一种方法， 它 仅仅 适用于离线检测，且 它的误重量不匀率：把纤维网按照一定的大小裁剪成若干个 小样品 ，然后分别称出它们的重量 ，最后计算它们的平均重量以及 不匀率。 目测判定法 ：在一定的光照条件下，把纤维网置于黑板上，使会呈现出明暗交错的现象。 检测人员 对这种纤维网 亮暗情况程度 得出其均匀度情况的主观评定 。 武汉纺织大学硕士学位论文 差比较大 ，也没有办法表达出纤维网的结构特征，对于第二种方法，它完全是靠人工目测，受主观和外界的影响较大，只能定性而不能定量的对其进行描述。 5、疵点的测定一般有两种方法：激光扫描法和光扫描法 2。 （ 1）激光扫描法： 用激光对非织造布经行照射，对于存在疵点的地方，它接受到的反射光两和透射光量于其他正常的地方时不同的，根据这一原理可以对疵点进行检测，只需要知道光量大小即可。 （ 2）光扫描法 ： 选取非织造布样品，使用 荧光灯 对其进行照射 ， 根据光的特性，具体可以分为 透射法和反射法两类方法。 透射法： 由于各种物体对透射光的接收量不同，通过分析、计算由疵点处透射过来的光信号，实现对非织造布疵点的检测。 反射法： 由于各种物体对反射光的接收率不同，通过分析、计算由疵点处反射过来的光信号，实现对非织造布疵点的检测。 这两种疵点的检测方式也均有所不足，对于第一种而言，它对于多色非织造织物疵点是无法识别，而且激光装备的成本比较高，扫描的宽度却又有限；而第二种虽然仪器简洁，使用寿命长且系统信息处理率高，但是它对 光源却有着很高的要求，且扫描宽度也有限 。 测量非织造布外观质量的方法多种多样，但都存在着一定的不足之处，如直径和取向分布的测量精确度不高，易出现误差；孔隙尺寸分布的测试耗时很久；疵点的检测仪器复杂、成本高，这就促使了人们在一个新的领域中探寻一种新的方法用来解决这个问题。 像处理技术在非织造领域的应用 10,11， 12,13 20 世纪末 到 21 世纪初期，由于计算机 的普及以及其计算机 水平的不断提高，带动的周边的软件产业也不断高速的发展着，特别是图像处理技术，得到了飞速的发展，并且已经完美的融入到世界的 各行各业中去了。对于纺织行业而言，图像处理技术的出现，解决了实现生产检测自动 化 的一个飞跃， 而 随着非织造布的出现，及快速发展，利用图像处理技术来解决非织造工业的问题迫在眉睫，下面简单介绍图像处理技术在非织造行业中的应用 56。 1、 纤维直径的测定 由上节可知一般测量 纤维 直径的方法都是依靠 于 人工的方法， 精确度不够且效率 差。下面介绍两种基于图像处理的方法能较好的测量纤维的直径。 1） 几何关系法 11， 其步骤如下：首先对待测样品进行采集，然后对采集得到的图像进行初处理，已得到良好的纤维图，再对处理好的图 像进行纤维特征值得提取，最后纤维边缘线的斜率来求得纤维的直径。 1 绪论 7 2) 面积法 ，是通过计 算图像的局部面积， 来间接测 量以便得出 纤维的直径。具体步骤如下 :首先 从采集 样品 的纤维图像上选取一段定长的纤维段，可 把这个三维的纤维段 近似看为一个 平面 矩形，通过计算纤维的边缘线即边长 的大小、纤维的面积，即通过像素点 的个数 来确定 ，由于 面积 等于 边长与直径乘积 ，知晓面积和边长后就可以求出它的直径 。然后这种计算方式把纤维从三维图像定义成二维 图像 ，精确度不高，没有什么可行性 13。 2、 纤维取向 分布 利用图像处理的方法测量纤维的取向分布一 般分为下面三种方法： 1） 直接 处理 法： 直接追踪法的实质在于把三维的图像二维化。通过图像处理将纤维进行腐蚀处理后，使得纤维变成了弧线，通过求解弧线的倾角既可以求出取向分布 。 采用直接踪迹法 对于厚一点的织物也是可以处理的，相对于普通的方法还是优胜一些 。 2）流场分析法： 采用流场分析算法，首先对图像进行噪声过滤，然后把图像分成一个个适当大小的小区域，然后通过计算每一个区域的平均取向，最后通过计算出总的灰度梯度矢量取向以及取向分布函数来推算出纤维总的取向分布。 流场分析法是利用图像区域边缘的取向来表达整个图像的 取向，即我们直接对图像的灰度梯度进行操作分析，提取其灰度梯度的取向信息。其灰度梯度矢量的取向与纤维的取向相互垂直。流场分析法的结果取决于对图像区域的划分，其主要目标为纤维网总的纤维取向，而不是纤维取向分布函数，因此不能得到较为完整的取向信息，对纤维取向的标准偏差估计不足 15,16。 3） 换法： 在非织造布的样本图像中，灰度分布空间频谱与非织造布的取向分布关系密切，其中所谓的灰度分布空间频谱，也就是我们所说的样本图像中灰度分布的周期性的亮暗变化。 傅立叶变换处理图像就是把图像的立体占有的空 间范围通过处理后变换为一种频率范围，处理灰度分布函数也是如此。具体方法是按照待测图像的灰度分布，把分布值的大小作为周期性布分布图的振幅和相位图，并进一步转换成频率分布，灰度值就表现在频率分布之中。 运用傅立叶变换处理样本图像最突出的特点，可以把选定方向的灰度梯度的各种不同数值通过处理后确定下来。灰度梯度是指处理后的傅立叶频谱图上的任意点与相邻点灰度值的大小不同，反应出灰度的强弱区别，也称为此坐标点频率的高低值。我们假定非织造布中的纤维都按照一定方向排布，这样在此方向频率值会偏低，同时与之垂直的空间频率分布就 会变高。 根据以上分析， 换算法用于计算检测非织造布的纤维方向分布有很好的效果。在试用这种方法计算时，必须默认待测图像具有周期性，通过周期性灰度图 像 处理成频率图，当被测图像近似周期性或者部分边缘无周期性的情况，我们只需要简单的处武汉纺织大学硕士学位论文 理可以调整此部分使得频率图像的空间频率成分保持较好的数值 13,16,17。 这个方法能处理各种类型的非织造布纤维图像，即使图像本身存在着较大的噪声或者它的单位克重较大，并且它也非常适合于在线测量，而它的不足之处则是在于是对取向标准偏差和取向分布宽度估计过高 。 3、 孔隙尺寸分布的测量 13 孔隙是反映土工布布、过滤材料等非织造布产品通过水、空气的能力。孔隙率是指非织造布的孔隙体积与她的总体积之比。而被过滤掉的尘量与原先的尘量之比，称之为过滤效率。 非织造布的松软程度是它的另外一个优点，也是无纺布的质量 的另外一种体现方式。 对于孔隙而言，我们可以用孔隙率对其进行描述，但这只是其中的一种方式，例如厚薄程度以及张力大小都可以对其进行定性描述。孔隙 对整个物品的过滤性影响非常大，对于衣物而言，孔隙的大小分布更是和舒适性、透气性等脱离不开。 通过将纤维利用特殊的处理方式制作出来的 非织造产品， 由显微镜下观察，可以看出它是一个三维立体的图像，由于是由纤维组合而成的，所以它的形状是一种片状地物体。正好是由于这样的结构，使得非织造布的孔隙非常的繁多，而且孔隙的尺寸地分布特别得离散；它的孔道走向蜿蜒曲折且不容易发现其规律，甚至有的时候对于同一个孔道而言，它也可以呈现出不同的孔隙分布情况。由于制作非织造布的方式多种多样也种类繁多，导致了各种方式下形成的孔隙有所不同，进而对于产品的通透性以及柔软度也有着和其他地产品性质的不同，对于孔隙的测量方法，时下已有很多种，但是各种测量的方式得结果误差有一点 大，并且有些方法难度系数高 。由于孔径的形状多种多样，且大都无法用普通的形状进行描述，所以只能通过圆形来近似表述，所以求得的数据只能是孔径的平均值而已。 由于对非织造布孔隙进行测试地时候 ，一般都需要光 源地，所以这个 选择合适的光就相对重要了一些， 选择好光源以后了，对这个待测的物体进行采样，一般 的都是 需要采取 其 表面 地一层薄的织物 ，或者 选取 横切面也是可行的， 再得到了 样本 的 数字图像以后 ， 由于采集过程中，混入了一些噪声和杂质，所以需要对其进行去噪处理，包含有以下几个方面： 首先 需要 对其选择这个平均地阈值了，也可以称之为最 大地灰度值和最小的灰度值得平均数 了， 通过选择合适的阈值，对图像处理后，使其变成灰度图像，进而对其进行 数学形态学处理，即腐蚀、膨胀，让样品图像信息更加清楚明了。 对图像预处理完成后，我们接下来就需要开始对孔洞进行处理了，首先对其进行扫描， 测得其对应像素点的数量，计算其面积，由于它的数量繁多且大小各异，为了防止对同一个孔隙进行多次测量 ，需要对以检测过的孔洞进行标识。根据刚刚求得的孔洞的面积，就可以求出等效孔径。 但是了这个仅仅对于那种薄薄的非织造布能行，对于那种面密度比较大的非织造布了， 则需要对其厚度进行测量 17。 如果面对的是厚的织物 ，此种方法却是行 不通 的，这个 的原因 是由于 平面 的图像 它1 绪论 9 没有办法 表示 出孔隙的三维的空间 地 分布 得 情况 。这种情况下我们 就需要 构造一个模型了，这个模型它是一种 立体模型， 也就是说将那种厚厚的非织造材料，横着竖着分别将其进行切片 ， 然后再把刚刚切好的切片组合交叉放于一处，通过这样的方式 获得这个空隙的分布 地 具体 得 那个情况 18。 4、固网结点特征和分布的测量 由于科技的不断发展，使得非织造工艺的不断进步，对于非织造布而言，也有越来越多的固网方式，例如针刺、热轧、化学粘合等，对于每一种固网方式而 言，它所制成的非织造布的结点均有这样或者那样的不同之处，不过了，虽然固网方式很多，结点却大致可以划分为两种，一种是粘结点，还有一种则是缠结点。 通过图像处理的方法对非织造布固网结点进行检测，首先需要对样品进行图像采集，然后通过处理器对图像分析处理后，即可以实现对固网结点得评估 。 时下，在已知条件的张力情况下，利用图像处理的方法测量非织造布纤维网的各个参数的算法已经面世了 21。 5、 均匀性的测量 非织造材料的均匀度主要是指整个材料各个地方厚薄是否均匀、面密度的稳定性是否一致，非织造布的均匀性客观反映了非织造 材料最基本的性能指 标，与一般织造材料的不同，非织造的均匀度是检测非织造布的一项关键 的质量控制指标。均匀性主要包括结构、表观以及单重的不匀 。 下面介绍两种通过图像处理的方法来测量 非织造布的 均匀性： 一种可以通过利 用 或 射 线对纤维网的重量均匀度及其不匀率进行检测 21。当前并没有任何标准的测量方式及其表征指标对纤维网的结构均匀度和表观均匀度来进行测定。通过显微镜观察纤网发现，纤维网中纤维结构的均匀分布情况是根据透过这些纤网的透射光强度的变化而变化的，两者之前有着相辅相成的紧密联系。从图像的灰度直方图中， 我们可以看到纤网中纤维的具体分布情况，如果图像的灰度直方图中看到的图像灰度不是均匀分布的，那么说明该纤网的纤维也不是均匀分布的。 同样，在非纺织制造出来的布中，如果其纤维是非均匀分布的，那么该纤维图像的纹理必定也是分布不均 匀的。通过上述原理，我们可以很容易的分析得到，要想得到纤维网的具体分布情况，可以从分析图像纹理的分布情况间接得到，简单来讲，就是通过图像纹理可以获得纤网的分布。根据 此理论基础，我们可以将透射光照向纤维 网 ，在这种情况下得到的图像灰度直方图可以展现纤网结构分布不均匀的情况 。同理，通过将反射光 照向纤网，我们也可以根据图像纹理分布的情况反映出纤网分布 情况 22。 第二 种方法是以灰度共生矩阵做为中间量，来求解这一参数。对于共生矩阵来说，其 对顶角之间的连线和每个元素所在的面积成一定比例，而其他元素则可定量看做为各个区间的边长。共生矩阵可以告知特别多的纤维网均匀度的消息，例如当其相差比较大武汉纺织大学硕士学位论文 的时候，那么体现在共生矩阵在的就是整个元素中距离对角线的距离越是遥远的，则其值越是大。对于这些信息，均可以对非织造布表面情况有更深一步的了解，既可以对它进行定量分析，同时又可以了解其密度分布情形。 但是 这种方法是没有 办法用到实际生产中的，原因是在于这 个方法 ，它是建立在强大的计算信息下的， 而且它的纹理特征的提取也很是复杂，所以它了 只能作为一种方法对纤维网的均匀度进行个大致计算 23,24,25。 6、 疵点的检测 由于非织造布良好的流体特性，经常采用熔喷工艺对其加工，加工的过程是由两大热空气流的迅速冲击，使溶液聚合体形成细小纤维，但是目前用这种方法使用的往往是一些具有高粘度的溶液，这样即使再大的热空气流去冲击也可能不会带来细小纤维的效果，甚至会有涂层疵点的非织造布大批量形成。同样，在使用纺粘法非织造技术的时候，也是通过将 聚合体高温加热，通过某固定的纤维单丝孔流出，遇冷空气迅速凝结拉伸，形成细小纤维，这种方法产出的非织造布表面往往不太均匀，存在层压瑕疵点。像以上所述的瑕疵点还有很多，随着面层非纺织布在重量上的加大，每一克非纺织布都有可能产生纤维结，所能承受的正常并行网状排列结构的能力也会下降，再加上在非纺织布材料的选择，对生产环境中是否有杂质都有一定的要求，这些内部和外部的瑕疵点都给非织造布瑕疵点的检测带来挑战。 在现代社会中，非织造布的工艺流程比较短，用料来源也比较广泛，因此产量往往很高，但是，从对纺织行业的发展前景来看， 瑕疵即是能否使其继续发展的标杆，对瑕疵的检测需要迅速、准确的定位，从而进行下一步及时的修复，尽量使成品的非织造布呈现无损状态。目前在国内最常用的方法还是人为非客观的方法，也就是用人工目测的检测方法，其结果往往不尽如人意，这就需要对检测瑕疵的工作建立专门的标识，形成检测体系，从而达到准确、高效的检测目标。以下方法就是本文涉及到的两种图像处理在线检测瑕疵点的方法： 待测的瑕疵点图采集到，这样就有了包含大量颜色信息的图像，为了减少数据的处理量，提高检测效率，需要设置适当的阈值 ，对图像进行 二值化 。再经过分析了以上处理后的灰度直方图之后，根据数据的检测结果，再将瑕疵点分类计算，实现瑕疵点结果的判定 26。 成疵点信号特征值不同，利用这一特点来进行瑕疵点的自动检测。首先对疵点的光学特性进行分析，我们知道反射率或者透射率的高低可以表明待测物体的明暗属性，那么 通过反射光 或者 投射光 不同的选取，对瑕疵样本 进行 不同的 照射取样 时也会检测出不同类别的瑕疵点。 其中涉及到的图像处理一般包括去噪、消除光照不匀二值化阈值选取、特征值的提取等方面的操作。检测完以 后，可以把提取到的特征值统计起来，为后续的检测提供方便。检测结果通过计算机输出，根据这个结果可以对非织造布进行质量评定。 1 绪论 11 究的主要内容 本文