数字图像处理在纺织中的应用.pdf

数字图像处理在纺织中的应用及发展 狄 炜 徐伯俊 江南大学纺织服装学院 214036 摘 要 主要介绍数字图像处理技术近几年在纺织中应用的最新动态 并对其未来的发展方向作了简要的说明 关键词 数字图像处理 混纺比 织物 非织造布 小波分析 中图分类号 TS101 1 前 言 所谓数字图像处理 就是指利用数字计算机及其他有关数 字技术 对图像施加某种运算和处理 从而达到某种预想的目 的 其起源于20世纪20年代 经过大半个世纪的发展 目前已 广泛地应用于科学研究 工农业生产 医疗保健 航空航天 军 事等各个领域 在国民经济中发挥着越来越大的作用 随着计 算机技术的飞速发展 计算机运算速度的大大提高 1GHz以上 的CPU已经开始推广应用 这些都推动着数字图像处理技术 的飞速发展 2 数字图像处理在纺织中的应用现状 1996年 中国纺织大学的黄键和许鹤群曾对 图像处理在 纺织中的应用现状及动向 进行了阐述 并提出当时的应用研 究重点主要是 纤维材料性能检测 半制品棉网的质量检测 纱 线质量检测以及织物性能检测 概况如表1所示 表1 1996年前数字图像技术在纺织领域的研究和应用 研究对象研 究 内 容 纤维材料性能 单根或多根纤维的直径 纤维卷曲频数 波幅 伸长 率 纤维成熟度等 纱线性能 纱线外观的均匀度 纱线力学性能 纱线中的纤维分 布等 半制品质量棉网均匀度 棉结杂质的含量 织物性能 织物的光泽特征 织物磨损后外观的变化 布面经纬 纱排列的均匀度 近几年来 图像处理技术在纺织中的研究应用主要集中在 下述几个方面 纱线混纺比的测试 织物外观性能的测试 织物 密度的测定及织物结构的自动识别 非织造布取向度测定以及 小波技术的兴起 2 1 纱线混纺比的测试 长期以来 测定混纺纱的混纺比绝大多数采用化学分析法 及显微镜横截面观察法 费时费力 且测量的精度不令人满意 用计算机图像处理技术将化学分析及光学图像转化为数字图 像 可以较好地解决这一问题 图像处理技术测定混纺纱混纺比的关键是提取混纺纱中 不同纤维的特征量 对纱线切面的图像处理进行滤波去噪 边 缘提取 增强 图像二值化 对比度拉伸等一系列处理后 提取 纤维截面形状的常规特征量 如直径 圆整度和异形度等 根 据纤维的特征量不同测算混纺比 目前对棉 麻 丝 毛 毛 涤混纺纱的混纺比测定已较成 熟 并有大量的文章可供参考 2 2 织物外观性能的检测 织物外观性能在纺织品质量控制及贸易中是一项重要指 标 目前的应用研究较多集中在评价织物起球等级 织物折皱 等级 织物悬垂性能三个方面 图像分析技术评价织物起球等级时 只要织物底纹具有一 定规律且能区别于表面的毛球 都能很好地评价素色 印花及 色织物起球等级 但是在解决毛羽及松结构毛球对等级评估 的影响 以及评估非规律性印花或深色织物的起球等级方面 仍很薄弱 有待进一步的深入 在评定织物的折皱性能方面 中外学者都作了大量研究 虽然各自采用的方法 指标不同 如德克萨斯大学的B Xu提出 用折皱灰度表面积 阴影面积对折皱评级 马里兰大学的 Youngjoo Na和Behnam Pourdeyhimi提出用折皱强度 轮廓 功 率谱密度 尖锐度 随机分布程度 总体外观 分形等来表征折 皱程度 青岛大学的陈健敏等提出用折皱块数的侧面积比 图 像各像素点灰度标准差及折皱阴影块面积的标准差三个指标 来评价织物折皱程度 这些指标均从不同侧面表征了织物折皱 程度 与实际情况也比较吻合 评价织物悬垂性能同评价织物起球存在类似问题 目前只 能评价素色织物 2 3 织物密度的测定及织物结构的自动识别 织物经纬密度的测量是通过变换 将空间域的信息转化为 频率域的信息 并加以提取 寻找到频率域内的对应频率 这 种方法是准确可靠的 对于织物组织结构的自动识别 早先国内外就有许多学者 探索过 由于织物组织结构复杂 生产中受结构 机械 后整理 等方面因素的影响 使最终形成的织物中具有许多不确定的因 素 因而一直没有形成比较完善的理论和系统 近十几年来 韩国和日本在这方面的研究比较多 也比较 深入 韩国的T J Kang等推出了一套比较完善的识别系统 能够有效识别织物的组织循环 经纬纱密度 经纬纱支数以及 配色模纹 但只限于单层织物 上世纪90年代开始 我国在这方面的研究也逐渐增多 并 取得了一定的成果 但与生产实用仍有较大的距离 因此 今 后几年中 这仍是一个研究重点 2 4 无纺布取向度的测定 在无纺布中 纤维取向是一个极其重要的结构特征 它直 接影响无纺布的各项力学性能 因此 对纤维的取向进行可靠 和精确的评定是很有必要的 162002年6月 第30卷 第3期上海纺织科技计算机应用 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 图像分析法测定纤维取向时 不同的图像处理技术及不同 的算法对同一纤维的取向评定所得结果也会大不相同 为了 确保算法的精确性和可靠性 目前的应用研究主要集中在以下 两个方面 1 以间接算法到直接踪迹法的开发应用 2 图像 模拟的不断完善和发展 2 5 小波技术的兴起 近几年来 小波理论的研究飞速发展 掀起世界范围的研 究热潮 许多图像处理方法都尝试采用小波分析 在纺织领域 的应用中 小波分析在织物疵点分析 纹理分割 经纬密测量等 方面都取得了令人满意的结果 3 数字图像处理在纺织中的应用前景展望 目前图像处理技术在纺织中的应用正朝这两个方向发展 一个方向是快速计算和工厂实用 另一个方向就是与智能技术 的融合 1 众所周知 图像处理的数据庞大 因此处理过程耗时比 较多 在追求高效的今天 开发一种快速算法显得至关重要 2 图像处理技术在纺织领域中的应用 就是要将人们从 费事 费力 冗繁的手工劳动中解放出来 在今后若干年中 将 图像处理技术尽快尽好地引入工厂实用仍将是国内外学者努 力的方向 3 在纺织品的人工分析过程中 许多特性 如组织点 都 是由高度智能的人脑自觉完成 因而要获得与人类思维类似的 智能 引入人工智能 神经网络 遗传算法等新方法很有必要 从而使图像处理的过程更接近于人类视觉与思维的相互作用 参考文献 1 Unser M Texture classification and segmentation using wavelet frames IEEE IP 1995 4 11 1549 1560 2 F Thorr J Y Drean D Adolphe Image analysis tools to study non2 wovens Textile research journal 1999 69 3 162 168 3 B Pourdehyhimi R Dent Measuring fiber orientation in nonwovens Part V Real webs Textile research journal 1999 69 3 185 192 4 TaeJin Kang Chang Hoon Kim Automatic recognition of fabric weave patterns by digital image analysis textile research journal 1999 69 2 77 83 5 Bugao Xu Identifying fabric structures with fast fourier transform tech2 niques Textile research joural 1996 66 8 496 596 6 Yixiang Frank Zhang Randall Randall R Bresee Fabric defect detection and classification using image analysis 1995 65 1 1 9 7 许正军 陈瑞琪 图像分析法在非织造布纤维取向评定中的应用动 态 非织造布 1998 2 38 41 8 Kenneth R Castleman著 朱志刚等译 数字图像处理 电子工业出版 社 2000 9 李 艰 吴兆平 严灏景 利用图像处理技术测定丝 毛混纺比的方法 初探 图像预处理技术的运用 中国纺织大学学报 1997 5 31 38 10 孙悦 庄国瑜 小波基的选择与织物图像处理 天津纺织工学院学 报 1999 68 5 6 9 11 王锦成 数字图像处理法测定毛涤混纺比探索与展望 毛纺科技 1999 3 58 59 12 徐增波 贡玉南 黄秀宝 基于二维连续小波变换的织物疵点检测 中国纺织大学学报 2000 4 10 13 13 余序芬 吴兆平 棉麻混纺比图像处理测试系统的开发研究 中国 纺织大学学报 1998 2 41 45 14 吴高洪 章玉晋 林行刚 利用小波变换的特征加权进行纹理分割 中国图像图形学报 2000 4 334 337 15 庄国瑜 刘凤英 万振凯 织物组织的二维谱分析与相关分析 纺织 学报 1998 4 241 244 16 王晓红 姚穆 图像分析技术评价织物起球 纺织学报 1998 6 336 339 17 徐增波 陆凯 黄秀宝 应用图像分析技术评估织物起球等级 中 国纺织大学学报 1999 3 28 33 18 王晓红 徐军 姚穆 采用图像处理技术客观评价织物悬垂性能 中 国纺织大学学报 1999 3 38 41 19 徐增波 陈廷 黄秀宝 基于二维傅立叶变换轮廓法的织物表面形态 测量研究 中国纺织大学学报 2000 3 35 39 20 陈建敏 吴兆平 严灏景 分形理论在织物折皱评定中的应用 中国 纺织大学学报 1999 4 34 37 美国零售商纺织品服装直接采购 最新要求 研讨班在上海举行 5月22 23日由上海纺织控股 集团 公司 全国服装科技 信息中心主办 天祥检验集团协办的 美国零售商纺织品服装 直接采购最新要求 研讨班在上海举行 会上美国服装和鞋袜 协会社会责任部 WRAP国际咨询集团主席 Sara Lee斯蒂文执 行董事 美国Jockey公司麦克副总裁 美国VF公司符合性评价 罗纳德总裁和上海天祥质量技术服务有限公司 ITS 纺织部林 达经理等专业人士就美国近年来纺织品和服装行业采购的实 际做法 美国海外采购的重要标准和尺度 美国政府对于进口 纺织品的法律和质量要求规定等专题作了详尽的报告 上海纺织控股公司技术中心 英国开发的吸音纺织品 英国Pritex公司为顺应更好再循环利用与减轻重量的趋 势 最近在其萨默塞特郡Taunton的纤维厂中开发并生产出一 系列吸音产品 在该公司Wellington的声音与材料实验室中开 发的这一工艺把一非织造布面层与一轻质 薄型 吸音纤维填 絮结合在了一起 当该产品固定到地毯或硬质塑料装饰材料 上时可形成便于再循环利用的单一聚合物成品 据称 与常规棉毡产品相比 通过利用该技术可降低重量 50 80 并因厚度增加而对低频声音性能有一定改进 这 种产品可受到模切 CNC切 高频熔接以及热模塑并可用于汽 车用途的许多领域 不仅可用于吸音 而且也可用于隔热 软装 饰 减振与防振等 26 上海纺织科技计算机应用2002年6月 第30卷 第3期 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved Cheng Longyao et al 45 Dyeing of Acrylic Fibers in the Spinning Line Abstract The principles advantages and methods for the dyeing of acrylic fibers in the spinning line as well as how to solve the engineering problems such as to get a tow evenly dyed on both inside and outside have been detailed Acrylic fibers with light2sensitive color can also be dyed in such a way Key Words Acrylic f iber Dyeing of gel Dyeing of wet tow Dyeing of acrylic f iber Light2sensitive color Huang Cipei et al 48 Study on the Permeability of Needle2punched Nonwoven Fabric Abstract In this paper the permeability mechanism of needle2punched nonwoven fabrics is studied by analyzing the fabric structure and testing its air permeability water permeability and permeability coefficient under different verti2 cal pressures The relationship between air permeability and water permeability and the effects of vertical pressure on fabric permeability are analyzed Key Words Needle2punched nonwoven f abric Permeability coef f icient Air permeability Water permeability Vertical pressure Qian Jingfang 51 Appling AHP Method to Analysis Problems in Developing Demostic Apparel Industry Abstract New situation of major international markets that Chinese apparel industry faces to after entry into WTO are scientificly and foresightly analysized and main difficuties in developing apparel industry and its influencing de2 gree are in theory analysised by using AHP method According to importance and urgency this paper ranked these difficuties then puts forward guiding principles to further develop Chinese apparel industry Key Words A pparel industry A HP method A nalysis China Zhao Hong et al 54 3D Visual Apparel Research Technology and Its Development Abstract 3D visual apparel CAD system is critical and technical barrier to successfully achieve internet based clothes purchase The foundation research of 3D Apparel CAD is comprehensively reviewed based on analysis of the existing apparel CAD system and the development direction is predicted Key Words 3D A pparel CAD system Foundation research Development direction Xu Jun 56 Design and Production of Deep Black Formal Clothes Abstract Design of deep black formal clothes selection of 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