CN101609051A - 基于图像频谱技术的手持式织物密度测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于纺织品检测技术领域，涉及一种基于图像频谱技术的手持式织物密度测量仪，包括光学成像装置、箱体、白光LED阵列，图像传感器，DSP数据处理单元，LED光源驱动模块，光学成像装置包括镜筒，镜筒的前端固定有保护窗，后端与箱体相连，成像镜头固定在长镜筒的后部，图像传感器固定在靠近长镜筒后端的箱体内，分辨率在300万像素以上；白光LED阵列为环形阵列，均匀排布在靠近成像镜头前侧的镜筒内；图像传感器采集的图像被送入DSP数据处理单元，DSP数据处理单元根据所采集到的图像，计算织物密度，并通过LED光源驱动模块控制白光LED阵列的亮度。本发明把样本图像获取、存储、密度参数自动测量和记录等功能集于一体，可脱离计算机独立使用。

Description

基于图像频谱技术的手持式织物密度测量仪

技术领域

本发明属于纺织品检测技术领域，涉及一种基于图像频谱技术的手持式织物密度测量仪。

背景技术

目前的织物密度测量主要为人工加辅助工具测量。有的时候，虽然采用了基于图像技术的辅助工具，但是辅助工具主要是用于织物图像的放大，便于观测。而有关织物密度之类的参数仍然需要通过人工进行数数和计算。劳动强度大，效率低，且规范性和客观性不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种手持式织物密度测量装置，本发明的测量装置，采用嵌入式全数字化图像处理技术，不仅直接获得织物样本的图像，而且自动计算出织物密度参数，把样本图像获取、存储、密度参数自动测量和记录等功能集于一体，可脱离计算机独立使用。

为此，本发明采用如下的技术方案：

一种基于图像频谱技术的手持式织物密度测量仪，包括光学成像装置、箱体、白光LED阵列，图像传感器，DSP数据处理单元，LED光源驱动模块，其特征在于，所述的光学成像装置包括镜筒，镜筒的前端固定有保护窗，后端与箱体相连，成像镜头固定在长镜筒的后部，图像传感器固定在靠近长镜筒后端的箱体内，分辨率在300万像素以上；白光LED阵列为环形阵列，均匀排布在靠近成像镜头前侧的镜筒内；图像传感器采集的图像被送入DSP数据处理单元，DSP数据处理单元根据所采集到的图像，计算织物密度，并通过LED光源驱动模块控制白光LED阵列的亮度。

作为优选实施方式，保护窗与成像镜头之间的距离＝100mm，镜筒长度＝120mm，物距＝92mm，焦距＝12mm，像距为13.8mm，景深为±1mm；DSP数据处理单元通过计算图像的整体亮度指标，确定织物的反射散射系数，并以此系数为依据，通过LED光源驱动模块改变白光LED阵列的照明电流。

本发明具有如下的技术效果：

1、采用了自动亮度LED均匀照明方式，亮度高，功耗小，且可以根据织物的反射率自动调整照明，保证图像质量；同时采用专用LED光路设计，保证了图像的均匀。

2、采用固定物距技术，并且使用了大焦深光学设计，保证了织物图像的清晰。并且使用中不用手工调焦，使用方便。

3、由于图像传感器的分辨率很高，达到300M～1000M象素，所以对很粗到很细纹理的织物都能有优良的分辨能力，可以以最高分辨率获取各种织物纹理图像。

4采用了固定物距技术。由于测量时不必根据织物纹理的粗细改变成像放大率，而采用恒定的放大率，所以镜头焦距、物距和像距都不用改变。

5采用嵌入式DSP技术，可以脱离计算机独立工作，不仅成本低，工作可靠，而且体积小重量轻，使用方便。

6与光电扫描式不同，本发明采用全数字图像技术，一次获得高分辨率织物的数字图像。利用专用的图像频谱处理技术、纹理识别技术、参数提取处理技术，获得高精度的织物密度参数，抗干扰性强，适应范围宽。

附图说明

图1本发明测量仪的结构示意图；

图2织物密度测量流程图。

1保护窗2镜筒3白光LED 4成像镜头5CCD/CMOS

6数据采集电路板7数据处理和控制电路板8液晶显示屏

9按键和接10电源单元11仪器箱体

具体实施方式

下面参照附图和实施例对本发明做进一步详述。

本发明的技术原理是采用CMOS图像传感器把织物图像数字化，传输到存储器，并通过嵌入式DSP和专用的图像频谱技术算法进行处理和计算，自动得到织物的密度参数。本发明由8部分组成：如图1所示。

(1)、光学成像装置

本发明采用固定物距，通过筒长限定物距。每次测量时，镜筒紧扣织物表面，那么物距就恒定，织物表面就能清晰的成像到像面的CMOS/CCD图像传感器上，同时光学成像放大倍数也恒定。

光学成像装置包括保护窗1、镜筒2、成像镜头4。镜筒的前端固定有保护窗，后端与箱体相连，成像镜头固定在长镜筒的后部，保护窗与成像镜头之间的距离范围为100mm。

在光学镜头设计时，镜筒长度＝120mm，物距＝92mm，焦距＝12mm，像距为13.8mm。重点考虑成像景深参数。经过专门设计，镜头的景深为±1mm。保证织物表面距离在一定±1mm范围内变化时，都能在成像面上获得清晰的图像，光学放大倍数保证在0.15±0.002。成像系统体积小，重量轻，清晰度高，畸变小。

(2)、照明光源

采用白光LED阵列的环形光源照明，白光LED均匀地排布在靠近镜头前部的镜筒内周，保证织物表面能够获得多个方向的照明光，最大程度地显示织物地纹理图像细节。

LED的数量和位置经过照度测量和计算，使织物测量范围内地照明光强度达到按照设计分布，消除成像镜头的渐晕效应，得到整个测量表面图像的亮度分布均匀。渐晕效应指镜头成像时图像从中间到边缘亮度逐渐变低的效应。

不同的织物表面反射散射率不同，因此获得的图像亮度可能有很大的差别，有的过亮，有的过暗，直接影响图像处理的参数计算。本发明采用密闭的筒状结构，隔离环境光，只有系统提供的直流稳定的LED光线照明，因此消除的不同环境光强度和变化的影响，获得稳定均匀织物表面数字图像。

(3)、CCD/CMOS数字图象传感器

采用高分辨率的CCD/CMOS数码图象传感器，分辨率达到300M～1000M象素，不仅功耗小，而且直接获得数码图象，避免了一般视频摄像机信号和格式转换带来的各种误差，因此图象清晰稳定，畸变小。

(4)、DSP数据处理单元及其专用算法

数据处理和控制电路板，由DSP数据处理单元、数据存储单元、LED光源驱动单元等组成。DSP数据处理单元，包括高性能低功耗的DSP及其辅助电路，负责对织物图象进行采集、处理、检测计算和操作控制，不仅获得原始织物图象，而且获得织物密度的密度、方向、纹理等各种参数。

与光电扫描式不同，本发明采用全数字图像技术。利于专用图像频谱处理技术和纹理识别和参数提取处理技术，获得高精度的织物密度参数，抗干扰性强，适应范围宽。

(5)、数据缓存和FLASH存储单元

系统包含几个不同功能的数据存储单元。缓存单元保存临时图象数据和运算中间结果。FLASH存储单元负责存储最终处理后的织物图象和织物密度参数数据。

(6)、LED光源驱动单元

本发明的LED照明通过改变LED电流可以调节LED的亮度。LED光源阵列由数据处理和控制电路板上的LED光源驱动单元驱动。DSP数据处理单元计算图像的整体亮度指标，确定织物的反射散射系数。以此系数为依据，通过LED光源驱动单元改变LED的照明电流，从而改变织物表面的照明光强，使得不同反射散射率得织物都能获得合适亮度水平的图像。

(7)显示单元

采用液晶显示，功耗小，信息量大，分辨率高。可以根据仪器档次分别显示数字、灰度示意图象或高分辨率彩色图象等。

(8)、数据传输接口和管理软件

该单元负责测量仪与外部其他设备的数据交换。通过USB或RS232C或TCP/IP网络接口，可以把存储的数据传送到计算机。通过专用的计算机软件，可以对织物图像进行进一步精细处理。软件的总流程框图如图2所示。同时对各个织物图像及其参数进行数据库管理，实现查询、浏览、统计、打印等功能。

(9)、电源

本仪器采用可充电的锂电池供电，并且采用多种电源管理技术，达到电能的高效率利用，延长连续工作时间。

Claims (3)

1.一种基于图像频谱技术的手持式织物密度测量仪，包括光学成像装置、箱体、白光LED阵列，图像传感器，DSP数据处理单元，LED光源驱动模块，其特征在于，所述的光学成像装置包括镜筒，镜筒的前端固定有保护窗，后端与箱体相连，成像镜头固定在长镜筒的后部，图像传感器固定在靠近长镜筒后端的箱体内，分辨率在300万像素以上；白光LED阵列为环形阵列，均匀排布在靠近成像镜头前侧的镜筒内；图像传感器采集的图像被送入DSP数据处理单元，DSP数据处理单元根据所采集到的图像，计算织物密度，并通过LED光源驱动模块控制白光LED阵列的亮度。

2.根据权利要求1所述的手持式织物密度测量仪，其特征在于，保护窗与成像镜头之间的距离＝100mm，镜筒长度＝120mm，物距＝92mm，焦距＝12mm，像距为13.8mm，景深为±1mm。

3.根据权利要求1所述的手持式织物密度测量仪，其特征在于，DSP数据处理单元通过计算图像的整体亮度指标，确定织物的反射散射系数，并以此系数为依据，通过LED光源驱动模块改变白光LED阵列的照明电流。

Images