CN101149325A

CN101149325A - 织物防水性能自动检测方法和检测系统

Info

Publication number: CN101149325A
Application number: CNA2007100715682A
Authority: CN
Inventors: 张瑞林; 陈浩; 李钗; 周小红; 朱桂英
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2008-03-26

Abstract

本发明公开了一种织物防水性能自动检测方法和系统。摄像头安装于YG813织物沾水度仪试验台的正上方，并且摄像头轴线与试验台平面垂直，信号接入计算机的相应接口。由沾水试验系统完成对织物的沾水试验，再由图像采集系统获取织物润湿痕迹图像，织物润湿痕迹图像经处理后由检测软件提取检测区域和织物润湿痕迹区域，计算润湿比，润湿比是指织物润湿痕迹面积与检测区域面积之比。根据大量试验获得了润湿比与AATCC22标准等级、分值之间的关系曲线及各等级之间的临界值，实现了计算机自动评分和评定等级。本发明利用计算机自动识别技术可以快速、准确、低成本、高质量、客观地检测织物防水性，同时可实现多种标准之间的互换，实现对织物防水性的客观评价。

Description

织物防水性能自动检测方法和检测系统

技术领域

本发明涉及一种织物防水性能自动检测方法和系统。

背景技术

所谓防水性能是指织物外侧的水会不会穿透织物，浸到内侧，即通常所说的表面抗湿性。防水透湿纺织品是新型高档面料中较重要的一类，近年来发展迅速，广受欢迎。

防水透湿织物有广泛的用途：

表1防水透湿织物的主要应用领域

军用服	冬季军服、作战服、船员服、飞行员、特种兵服等
军用服	冬季军服、作战服、船员服、飞行员、特种兵服等	普通服	休闲服、羽绒服、袜子、手套、帽子等
工作服	警服、消防服、手术服、非典防护服、无尘工作服、化工服、极地考察服、海难救生服等	普通服	休闲服、羽绒服、袜子、手套、帽子等
工作服	警服、消防服、手术服、非典防护服、无尘工作服、化工服、极地考察服、海难救生服等	运动服	滑雪服、自行车服、水上运动服、登山服等
鞋类	晴雨两用鞋、休闲鞋、皮鞋、军靴、工作鞋等	运动服	滑雪服、自行车服、水上运动服、登山服等
鞋类	晴雨两用鞋、休闲鞋、皮鞋、军靴、工作鞋等	其它	睡袋、帐篷、医用床单等

从表1中可知，有很多关系着工作人员的生命安全，如作战服、非典防护服、化工服等等。有很多关系着人的舒适，如冬季军服、滑雪服等等。

目前在织物防水性检测法中常用的是喷淋方法(也称喷水法、沾水法)采用AATCC 22标准(ISO和GB/T也有相应标准)。在特定条件下将水喷洒在织物绷紧的表面，从而产生与织物防水防润湿相关联的润湿痕迹，通过人工目测比较润湿痕迹与标准图片，评估织物的防水能力。由于人的生理、心理状态、社会环境等主观因素都有可能影响人的判断力，而且单调乏味极易产生疲劳，因此很容易造成漏检和误检。在检测中人的主观因素较大。

随着计算机技术和数字图像处理技术的发展，高新技术在纺织业的应用日益普及，纺织品的定量检测，许多都是色度、形状、位置、分布等表现参数的测定，因此非常适合采用计算机图像处理技术来检测。计算机在纺织上的应用也随之迅速发展起来，成为国内外研究的一个热门课题，并且其应用范围日益广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种织物防水性能自动检测方法和系统，采用了计算机图像处理技术，模式识别技术等，实现了对织物润湿边缘准确、快速识别和对织物防水性能的自动检测与评价。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

1、一种织物防水性能自动检测方法：

由沾水试验系统完成对织物的沾水试验，再由图像采集系统获取织物润湿痕迹图像，织物润湿痕迹图像经处理后由检测软件提取检测区域和织物润湿痕迹区域，计算润湿比，润湿比是指织物润湿痕迹面积与检测区域面积之比，根据大量试验获得了润湿比与AATCC 22标准等级、分值之间的关系曲线及各等级之间的临界值，实现了计算机自动评分和评定等级。

2、一种织物防水性能自动检测系统：

包括YG813织物沾水度仪、摄像头和含有图像采集、分析与评价的计算机；摄像头安装于YG813织物沾水度仪试验台的正上方，并且摄像头轴线与试验台平面垂直，信号接入计算机的相应接口。

所述的信号接入计算机的相应接口为USB口、视频输入口或图像采集卡所用接口。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

1)技术上采用计算机图像处理技术与模式识别技术实现防水性能自动检测系统。

2)方法上采用了圆检测技术和改进的CANNY算子成功地解决了测试区域和润湿区域(即前述润湿痕迹部分，下同)的边缘提取问题。实现了对不同颜色、深浅不一的织物润湿边缘的快速提取和织物润湿区域的快速识别。

3)找到人工评价和计算机评价相一致的评价指标——润湿比。并且建立了润湿比与人工评判标准中的分值、等级之间的关系，以及各等级之间的临界值，实现了计算机自动评分和评定等级。

本发明利用计算机自动识别技术可以快速、准确、低成本、高质量、客观地检测织物防水性，同时可实现多种标准之间的互换，实现对织物防水性的客观评价。

附图说明

图1是本发明系统构成图。

图2是AATCC标准等级图表。

图3是本发明的边缘检测结果图。

图4是本发明的评价结果输出图。

图中：1.YG813织物沾水度仪，2.摄像头，3.含有图像采集、分析与评价的计算机，4.YG813织物沾水度仪试验台。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括YG813织物沾水度仪、摄像头和含有图像采集、分析与评价的计算机；摄像头安装于YG813织物沾水度仪试验台的正上方，并且摄像头轴线与试验台平面垂直，信号接入计算机的相应接口。

所述的信号接入计算机的相应接口为USB口或视频输入口或图像采集卡所用接口。

操作步骤：用一个直径为6inch(152cm)的金属圈将样本拴在样本固定器上，使样本产生一个平滑无皱纹的待测表面；将装有样本的样本固定器放置在测试器上，调节其位置使喷水形成的痕迹与金属圈的中间一致，对斜纹，斜纹类华达呢，珠地，和类似棱纹的布类，纹路的方向与水流出样本的方向斜向交叉；在烧杯不触动喷水装置的情况下将250毫升去离子水用25秒-30秒时间喷洒在样本上。若喷水时间过长或较短。都需检查喷水嘴是否堵塞及扩大；喷完水后用手握着金属圈的一端，用小锤敲圈的另一端一次，旋转180°再重复一次。图3是本发明的边缘检测结果图。

由沾水试验系统(本系统中采用国家标准计量设备YG813织物沾水度仪)完成沾水试验→计算机控制摄像头获取织物润湿痕迹图像信号→计算机采集图像→图像预处理→提取检测区域(金属圈内的圆形区域)→提取织物润湿痕迹边缘→计算润湿比(即织物润湿痕迹面积与检测区域面积之比)→根据润湿比与AATCC 22标准等级、分值之间的关系按检测标准(AATCC 22标准)进行评分和评定等级→转换成ISO、GB/T标准，图4是本发明的评价结果输出图。

要实现织物防水性能自动检测与评价，必须解决两个技术关键(核心问题)

1)正确识别检测区域和织物润湿痕迹区域；2)找到一个数字化的与人工检测目光一致的指标，并确定等级与等级之间与人目测一致的临界值(注：AATCC22标准规定为0～5级共六级，或0～100分，参考图2；ISO 4920标准规定为1～5级共五级(同AATCC22标准的1～5级)，参考图2；GB/T 4745标准同ISO 4920标准，也规定为1～5级共五级)。

由于设备结构、织物颜色等原因，用摄像头获取的润湿痕迹图像的反差往往小于光照不均匀等产生的灰度差，有的甚至反光，所以一般的图像预处理、一般的边缘检测方法无法正确地提取润湿痕迹边缘。

本发明的技术关键之一在于自动检测出金属圈的位置和检测区域，并找出一种快速有效而且适应性强的不均匀亮度图像的分割算法，以适合不同颜色、不同深浅的织物润湿区域边界检测。

本发明使用VFW图像自动采集技术来实现摄像头图像采集。通过摄像头自动拍摄被测织物在沾水仪上的润湿图像，并转换为程序所需要的格式备用。

图像采集设备有四个功能，即：设置图像格式、设置摄像头参数、拍照并转到主程序进行处理、取消摄像头捕获。

简单地说为了提高运行速度，就是由摄像头直接采集图像，按bmp格式存放在内存中、检测评价软件通过函数加载到检测评价软件的对象中，以便软件的各项处理。

为了提高检测精度和效率，需对图像进行灰度化、灰度均衡化、滤波除噪等图像预处理工作，目的是突出目标，加大目标与背景的反差，强化边缘。

测试区域边缘因为是金属圈，边缘清晰，用常规算法(如Robert边缘检测)就能提取，但提取的边缘往往是不连续的像素点，需将它们连成完备的边界，如采用图像膨胀算法可使这些不连续的边缘连接起来，但边缘会变粗。为了能精确提取金属圈(圆)，要使边缘成为仅一个像素点的边缘，即要用到提取骨架算法。经这样处理后的图像便可进行测试区域的提取。

由于测试区域是个圆形区域(在金属圈内部)，所以必须提取金属圈的位置及大小。经典的圆检测方法有很多种，其中最为著名的是Hough变换的圆检测方法以及在其基础上的改进方法。但一般速度不快，实时检测效果不理想。为提高提取精确度和速度，本系统在传统算法上进行了改进。由于在拍摄图像时圆心的大致位置是可以预先确定的(在一个确定的矩形区域内)，这样可大大缩小搜索范围、缩短求圆时间，应用于本发明中效果明显。

润湿区域的提取则比较复杂：由于织物有不同的颜色，织物有深有浅，深色织物水渍会反光，且图像是在不同时间的开放环境中拍摄，受天气和光线的影响较大，因此拍摄的图像，亮度分布极度不均匀。因此寻找有效的自动分割方法是织物防水性能自动识别中的重中之重。经试验用Canny算子进行边缘检测效果较好，其他算子几乎没有检测到织物润湿部分的边缘。然而标准的Canny算子并不能实现识别的自动化，因为高、低阈值和σ三个参数要人为确定(这是成功检测边缘的基础)，本发明找到了一种通过图像特征自动确定Canny算子高、低阈值和σ三个参数的算法——改进的Canny算子边缘检测方法成功地解决了对不同深浅、不同颜色织物润湿区域边缘的正确提取问题。

人工检测可以通过检测人员目测标准图与待检测织物润湿痕迹来评定纺织物的防水能力，可是计算机该如何自动评判呢？

本发明的技术关键之二在于寻找一种人工评价和计算机评价相一致的评价指标——润湿比，建立了润湿比与AATCC标准等级、分值之间的关系曲线。

针对这一难题，就有必须寻找一种评价指标。经过对各与润湿相关的可计算参数的研究和尝试，本发明选用了润湿比，润湿比是指润湿区域面积占测试区域面积的比例。润湿比与图像分辨率大小无关(分辨率仅影响测试精度)、与AATCC 22标准等级(分值)呈单调递减关系，可与AATCC 22标准等级、分值图像分别建立一一对应关系。因此，本发明用B样条曲线拟合方法建立了0～5六个等级与润湿比的关系曲线和0～100分六个分值与润湿比的关系曲线。这样就可以根据“润湿比”通过两条拟合曲线就可求得待测织物的防水等级和分值。但检测标准AATCC只有六级，即等级没有小数点(ISO和GB/T相同并为五级)，靠人目测评判接近于哪个等级，就取哪个等级，因此，必须找到与人目测一致的两个等级之间的临界值。本发明采用实验加数理统计的方法来实现，取200多个不同颜色、不同深浅的实物样品进行人工与计算机自动评价对照，设计制作不同润湿比的图片请多名专业检测人员评估等级与分值，同时考虑人的视觉对不同比例深浅图像的视觉差，用数据统计方法求得各等级、分值间的临界值。因此，只需求得待测织物的润湿比就可根据各等级、分值之间的临界值求得等级和分值。实现了对织物防水性等级、分值的自动评价，即客观评价。

本发明检测符合GB/T 4745-1997《纺织织物表面抗湿性测定沾水试验》、AATCC 22-2001《防水性：(沾水、淋水试验)》、ISO 4920-1981《纺织织物表面抗湿性测定喷淋试验》标准。

Claims

1.织物防水性能自动检测方法，其特征在于：由沾水试验系统完成对织物的沾水试验，再由图像采集系统获取织物润湿痕迹图像，织物润湿痕迹图像经处理后由检测软件提取检测区域和织物润湿痕迹区域，计算润湿比，润湿比是指织物润湿痕迹面积与检测区域面积之比，根据大量试验获得了润湿比与AATCC 22标准等级、分值之间的关系曲线及各等级之间的临界值，实现了计算机自动评分和评定等级。

2.织物防水性能自动检测系统，其特征在于：包括YG813织物沾水度仪、摄像头和含有图像采集、分析与评价的计算机；摄像头安装于YG813织物沾水度仪试验台的正上方，并且摄像头轴线与试验台平面垂直，信号接入计算机的相应接口。

3.根据权利要求2所述的织物防水性能自动检测系统，其特征在于：所述的信号接入计算机的相应接口为USB口、视频输入口或图像采集卡所用接口。