CN104713828B - 一种鉴别纸浆纤维种类的方法 - Google Patents

Abstract

一种鉴别纸浆纤维种类的方法，取桉木、麦草或竹纤维加入蒸馏水浸泡，疏解制得纤维悬浮液；滴3～4滴于载玻片上，将其烘干，冷却后用赫式染色剂染色，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余液体；将所制样放在显微镜下拍照，对得纤维的显微镜图片进行处理得到纤维图像灰度的均值和方差；将所得各纤维的灰度均值和方差的范围建立数据库；取未知纤维按上述方法处理，得到纤维图像的灰度均值与方差，通过其与数据库中已知纤维图像的灰度均值与方差对比，确定其种类。本发明方法通过纤维的显微镜图像采集以及软件处理得到纤维的灰度均值和方差范围，遇到未知纸浆纤维原料时，通过其灰度均值和方差所属范围来实现纤维种类的鉴别，具有简单高效的特点。

Description

一种鉴别纸浆纤维种类的方法

技术领域

本发明属于造纸与数字图像处理技术领域，具体涉及一种鉴别纸浆纤维种类的方法。

背景技术

纤维鉴别早期是在人工操作下完成的，通过人们在显微镜下观察、测量、统计得到的长度和宽度值的范围和专业技术人员的判断来鉴别纤维的种类。纤维鉴别到今天已经有了很大的进步，纤维分析仪(FQA、Morfi等)能够准确的给出纤维的各种形态参数，长度、粗度、长度分布、重均长度等都能通过现有的纤维分析仪测量，专业的技术人员可以根据这些数据来鉴别纤维的种类。

数字图像处理技术在纤维图像研究方面也有着很多的研究，图像的边缘检测、图像预决策、图像背景提取、图像增强与分割、图像连接和灰度形态学等方法在纤维图像的处理中都有研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种鉴别纸浆纤维种类的方法，此方法利用数字图像处理对纤维的显微图像进行处理，通过纤维图像灰度的特异性，能够实现纤维的种类快速鉴别。

本发明所采用的技术方案是，一种鉴别纸浆纤维种类的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，取桉木纤维、麦草纤维或竹纤维，加入蒸馏水浸泡2h，加入玻璃球，轻轻摇动至纤维完全疏解，制得纤维悬浮液；

步骤2，用滴管吸取纤维悬浮液3～4滴，置于载玻片上，将载玻片放在烘箱中烘干，冷却后用赫式染色剂染色1min，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余液体，备用；

步骤3，将步骤2所制样放在显微镜40倍条件下拍照，使得镜头范围内的纤维根数约为20根，纤维图片像素为1600×1200；

步骤4，对步骤3所得纤维的显微镜图片通过matlab进行处理，采用matlab中的rgb2gray程序将彩色纤维图像转换为灰度图像，采用matlab中的mean2程序得到纤维图像灰度的均值，采用matlab中的std2程序得到纤维图像灰度的方差；

步骤5，将所得各纤维的灰度均值和方差的范围建立一个数据库，得到的纤维的灰度均值和方差结果为：桉木纤维图像灰度均值为178～180，方差为37～38；麦草纤维图像灰度均值为167～169，方差为25～26；竹纤维图像灰度均值为187～190，方差为19～21；

步骤6，取未知纤维按步骤1～4方法处理，得到纤维图像的灰度均值与方差，通过其与步骤5数据库中已知纤维图像的灰度均值与方差对比，通过其所属范围确定未知纤维的种类。

本发明的特点还在于，

步骤1中每0.2g绝干桉木纤维、麦草纤维或竹纤维中加入50ml蒸馏水。

步骤2中烘箱中温度为50～60℃。

本发明的有益效果是，本发明鉴别纸浆纤维种类的方法，通过简单的纤维的显微镜图像采集以及软件处理就能得到纤维的特征灰度均值和方差范围，遇到未知纸浆纤维原料时，通过其灰度均值和方差所属范围来实现纤维种类的鉴别，具有简单高效的特点；解决了传统的纤维鉴别方法操作复杂、需要专业的技术人员才能完成、测量结果误差较大和可重复性差的缺点，同时弥补了现代的纤维分析仪价格较贵，很多实验室不具备配备的的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明鉴别纸浆纤维种类的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，取桉木纤维、麦草纤维或竹纤维(绝干0.2g)，加入50ml蒸馏水浸泡2h，加入玻璃球，轻轻摇动至纤维完全疏解，制得纤维悬浮液；

步骤2，用滴管吸取纤维悬浮液3～4滴，置于载玻片上，将载玻片放在50～60℃烘箱中烘干，冷却后用赫式染色剂染色1min，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余液体，备用；

步骤3，将步骤2所制样放在显微镜40倍条件下拍照，使得镜头范围内的纤维根数约为20根，纤维图片像素为1600×1200；

步骤4，对步骤3所得纤维的显微镜图片通过matlab进行处理，采用matlab中的rgb2gray程序将彩色纤维图像转换为灰度图像，采用matlab中的mean2程序得到纤维图像灰度的均值，采用matlab中的std2程序得到纤维图像灰度的方差；

步骤5，将所得各纤维的灰度均值和方差的范围建立一个数据库，得到的纤维的灰度均值和方差结果为：桉木纤维图像灰度均值为178～180，方差为37～38；麦草纤维图像灰度均值为167～169，方差为25～26；竹纤维图像灰度均值为187～190，方差为19～21；

步骤6，取未知纤维按步骤1～4方法处理，得到纤维图像的灰度均值与方差，通过其与步骤5数据库中已知纤维图像的灰度均值与方差对比，通过其所属范围确定未知纤维的种类。

本发明鉴别纸浆纤维种类的方法，通过简单的纤维的显微镜图像采集以及软件处理就能得到纤维的特征灰度均值和方差范围，遇到未知纸浆纤维原料时，通过其灰度均值和方差所属范围来实现纤维种类的鉴别，具有简单高效的特点。

实施例1

1)取未知纤维(绝干0.2g)，置于锥形瓶中，加蒸馏水约50ml，浸泡约2小时，加入玻璃球，轻轻摇动至纤维完全疏解，制成纤维悬浮液；

2)用滴管吸取纤维悬浮液3滴，置于载玻片上，将载玻片放在50℃烘箱中烘干，当烘干试片冷却后，用赫式染色剂染色1min，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余液体，备用；

3)将所制样放在显微镜40倍条件下拍照，使得镜头范围内的纤维根数约为20根，纤维图片像素为1600×1200；

4)对所得纤维的显微镜图片通过matlab进行处理，采用matlab中的rgb2gray程序将彩色纤维图像转换为灰度图像，采用matlab中的mean2程序得到纤维图像灰度的均值为188.9717，采用matlab中的std2程序得到纤维图像灰度的方差为20.219；

5)由已知的纤维灰度均值和方差的范围可知，未知纤维的灰度均值为188.9717在187～190之间，方差20.219在19～21之间，由此可判断未知纤维为竹纤维。

采用Morfi纤维质量分析仪为验证仪器，对实施例1中的未知纤维进行检测，得出其重均长度为1.418mm，宽度为14.2μm。

采用桉木、麦草、竹三种纤维通过Morfi纤维质量分析仪得出结果为：桉木纤维重均长度为0.983mm，宽度为21.7um；麦草纤维重均长度为0.722mm，宽度为17.5um；竹纤维重均长度为1.444mm，宽度为14.9um。

通过与上述三种纤维结果对比可知未知纤维为竹纤维，与实施例1中结果一致。由此可以验证本发明能够准确的鉴别纤维种类。

实施例2

1)取未知纤维(绝干0.2g)，置于锥形瓶中，加蒸馏水约50ml，浸泡约2小时，加入玻璃球，轻轻摇动至纤维完全疏解，制成纤维悬浮液；

2)用滴管吸取纤维悬浮液4滴，置于载玻片上，将载玻片放在55℃烘箱中烘干，当烘干试片冷却后，用赫式染色剂染色1min，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余液体，备用；

3)将所制样放在显微镜40倍条件下拍照，使得镜头范围内的纤维根数约为20根，纤维图片像素为1600×1200；

4)对所得纤维的显微镜图片通过matlab进行处理，采用matlab中的rgb2gray程序将彩色纤维图像转换为灰度图像，采用matlab中的mean2程序得到纤维图像灰度的均值为167.7617，采用matlab中的std2程序得到纤维图像灰度的方差为25.5367；

5)由已知的纤维灰度均值和方差的范围可知，未知纤维的灰度均值为167.7617在167～169之间，方差25.5367在25～26之间，由此可判断未知纤维为麦草纤维。

采用Morfi纤维质量分析仪为验证仪器，对实施例2中的未知纤维进行检测，得出其重均长度为0.693mm，宽度为17.3μm。

采用桉木、麦草、竹三种纤维通过Morfi纤维质量分析仪得出结果为：桉木纤维重均长度为0.983mm，宽度为21.7um；麦草纤维重均长度为0.722mm，宽度为17.5um；竹纤维重均长度为1.444mm，宽度为14.9um。

通过与上述三种纤维结果对比可知未知纤维为麦草纤维，与实施例2中结果一致。由此可以验证本发明能够准确的鉴别纤维种类。

实施例3

1)取未知纤维(绝干0.2g)，置于锥形瓶中，加蒸馏水约50ml，浸泡约2小时，加入玻璃球，轻轻摇动至纤维完全疏解，制成纤维悬浮液；

2)用滴管吸取纤维悬浮液3滴，置于载玻片上，将载玻片放在60℃烘箱中烘干，当烘干试片冷却后，用赫式染色剂染色1min，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余液体，备用；

3)将所制样放在显微镜40倍条件下拍照，使得镜头范围内的纤维根数约为20根，纤维图片像素为1600×1200；

4)对所得纤维的显微镜图片通过matlab进行处理，采用matlab中的rgb2gray程序将彩色纤维图像转换为灰度图像，采用matlab中的mean2程序得到纤维图像灰度的均值为179.6186，采用matlab中的std2程序得到纤维图像灰度的方差为37.8061；

5)由已知的纤维灰度均值和方差的范围可知，未知纤维的灰度均值为179.6186在178～180之间，方差37.8061在37～38之间，由此可判断未知纤维为桉木纤维。

采用Morfi纤维质量分析仪为验证仪器，对实施例3中的未知纤维进行检测，得出其重均长度为0.975mm，宽度为21.4μm。

采用桉木、麦草、竹三种纤维通过Morfi纤维质量分析仪得出结果为：桉木纤维重均长度为0.983mm，宽度为21.7um；麦草纤维重均长度为0.722mm，宽度为17.5um；竹纤维重均长度为1.444mm，宽度为14.9um。

通过与上述三种纤维结果对比可知未知纤维为桉木纤维，与实施例3中结果一致。由此可以验证本发明能够准确的鉴别纤维种类。

由上述纤维种类的鉴别方法可知，与传统纸浆纤维鉴别方法相比，本发明避免了操作复杂、需要专业的技术人员才能完成、测量结果误差较大和可重复性差的缺点，而且与现代纤维分析仪器相比，本发明所需设备条件更为简单方便。

Claims (1)

1.一种鉴别纸浆纤维种类的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，取桉木纤维、麦草纤维或竹纤维，加入蒸馏水浸泡2h，加入玻璃球，轻轻摇动至纤维完全疏解，制得纤维悬浮液；其中每0.2g绝干桉木纤维、麦草纤维或竹纤维中加入50ml蒸馏水；

步骤2，用滴管吸取纤维悬浮液3～4滴，置于载玻片上，将载玻片放在烘箱中烘干，烘箱中温度为50～60℃，冷却后用赫式染色剂染色1min，盖上盖玻片，用滤纸吸去多余液体，备用；

步骤3，将步骤2所制样放在显微镜40倍条件下拍照，使得镜头范围内的纤维根数约为20根，纤维图片像素为1600×1200；

步骤4，对步骤3所得纤维的显微镜图片通过matlab进行处理，采用matlab中的rgb2gray程序将彩色纤维图像转换为灰度图像，采用matlab中的mean2程序得到纤维图像灰度的均值，采用matlab中的std2程序得到纤维图像灰度的方差；

步骤5，将所得各纤维的灰度均值和方差的范围建立一个数据库，得到的纤维的灰度均值和方差结果为：桉木纤维图像灰度均值为178～180，方差为37～38；麦草纤维图像灰度均值为167～169，方差为25～26；竹纤维图像灰度均值为187～190，方差为19～21；

步骤6，取未知纤维按步骤1～4方法处理，得到纤维图像的灰度均值与方差，通过其与步骤5数据库中已知纤维图像的灰度均值与方差对比，通过其所属范围确定未知纤维的种类。