CN106525665A - 基于图像处理技术的织物导湿性能测试仪器及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于图像处理技术的织物导湿性能测试仪器及测试方法，该测试仪器包括测试平台与计算机两大部分。其中测试平台包括加液装置和CCD串口摄像头，计算机包括软件系统与EXCEL文件。测定步骤如下：先使用加液装置将需要测试的织物表面滴上液滴；再用CCD串口摄像头拍摄图像，拍摄后会自动将图像数据通过RS232串口发送至计算机；接着计算机的软件系统接收到串口来的数据，就可对其进行图像处理，以得到水滴实际的动态扩散面积；最终将结果输出到EXCEL文件中去。本发明简单易行、成本低廉、准确度高，是一种具有较大实用意义的测试方法。

Description

基于图像处理技术的织物导湿性能测试仪器及测试方法

技术领域

本发明具体涉及基于图像处理的织物导湿性能测试仪器及测试方法，属于图像测试技术领域。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对织物舒适性的追求日趋强烈，要求材料具有调节湿热平衡的作用，让人感觉舒适，如湿餐巾、医用绷带等。目前导湿织物的研究与开发主要在导湿纤维开发、新型织物组织结构的设计以及后整理等方面。然而如何来准确评价织物导湿性能则需涉及到测试织物导湿性实验手段的合理性和测试精度的高低问题。因此，织物的导湿性测试在纺织品测试中占有非常重要的地位。

织物导湿性的测试方法有很多，按其原理主要有四类方法，即条带芯吸法、滴液法、称重法和保水率法。不同方法有着各自的优缺点，其中滴液法的优点是：可测试织物经、纬向的导湿最大位移，液滴在织物上扩散的最大面积和液滴完全润湿织物的快慢程度；测试时间较短，操作也较方便；能较全面地反映不同织物的导湿性能的差异。缺点是：润湿时间的测试受主观因素干扰较大，影响测试结果；只能获得液体在织物上扩散的最大面积，无法获得扩散速率。

国内外关于织物导湿性能的测试仪器也有很多，使用方法不尽相同。主要有电响应原理自动检测法、有色液体测试法、超声波定位法、CCD测定法、电阻测定法等。其中CCD测定方法技术还不成熟，它是基于图像处理技术的，许多方法仍处于实验室阶段，是目前研究的热点。

本系统从测试原理上使用的是滴液法，而仪器的研制采用CCD测定方法。在总结前人所做工作基础上，从实用角度出发，为克服滴液法及CCD测定方法现有的缺点或不足，本系统设计了一套基于图像处理技术的织物导湿性能测试仪器。

发明内容

本发明提供了基于图像处理的织物导湿性能测试仪器及测试，所述测试仪器包括：

(1)透明箱子：透明箱子四周是由透明材料做成的，尽量不因为光线而影响摄像头的拍摄效果，放置在底部，并通过卡箍固定在立杆上。在透明箱子中间还需固定四个透明塑料，用于放置中空黑板。

(2)中空黑板：中空黑板是中间为正方形空心的黑色木板，用于放置测试织物使用。在测试织物放置好之后，需在四个角固定，防止布料移动，放置在透明箱子中。

(3)加液装置：由一个储水罐和一个流量调节阀组成，类似与挂水打点滴装置，可控制水滴的流速，在滴液前，如入少许颜料，增强与布料的对比度。通过固定装置的两端卡箍将加液装置与立杆固定起来，储水罐也是通过卡箍与立杆固定。

(4)摄像头：普通CCD摄像头，可以是串口摄像头，也可以选择基于USB 接口的摄像头。摄像头放置在中空黑板下底板上，并钻孔将摄像头电源线和数据线引出，分别接到计算机和电源插座上。

(5)计算机：包含导湿性能测试仪器PC软件一套。通过计算机串口或USB接口与摄像头相连。

计算机主要包含导湿性能测试仪器PC软件。在需要拍摄图像时，PC软件系统只需发送拍摄指令至摄像头，摄像头在接收到指令后，即拍摄图像，并将图像数据传回计算机。这时，PC软件系统接收到串口来的数据，就可对其进行图像处理，以得到水滴实际扩散面积，最终将结果输出到EXCEL文件中去。

具体步骤如下：

1、准备用于测定的织物，该织物包括机织物、针织物和无纺布。将织物修剪为长50mmx50mm的方形样片。

2、准备用于测定的液体。

3、计算样片的实际面积，记为S0；

4、获取样片的像素数值，记为P0，将样片图像处理成灰度图像，如图5所示；并对灰度图像进行中值滤波；然后进行自适应分割，分割后的图像如图6所示，为二值图像。这样，测试布料的像素数就可通过统计像素值为255(白色)的像素点的个数来求得，即P0的值。

5、使用加液装置在需要测试的样片表面滴上液滴，同时软件系统发送拍摄指令到摄像头。

6、摄像头拍摄图像，拍摄后会自动将图像数据通过RS232串口发送至计算机(图7)。

7、对图像进行预处理。在获得测试布料的像素数后，需将黑木板撤掉，并开始滴液。软件系统定期(根据测试周期)发送拍摄指令到摄像头，以获取到图像数据，接着进行图像预处理。图像预处理目的是对图像进行滤波，去除孤立黑点，使得图像变得更加柔和。本系统采用了3*3的中值滤波算法进行滤波处理(图8)。

8、对图像进行自适应分割。其目的是对灰度图像进行二值化处理。本系统采用的是基于直方图的迭代的阈值分割算法(图9)。

9、对图像进行区域增长算法得到P的值。区域增长算法的作用是用于精确求出图像中单个区域。统计该图像中黑色像素(像素值为0)的总数，记为P。经过区域增长算法处理后的图像如图10所示。

10、校正系数K的获取。K值的获取方法如下：将规则现状(如方形或者圆形图案，设面积记为ST)放在未滴液的测试布料上，然后通过上述的图像处理，得出S0、P0和P的值，再通过如下公式计算得到真实液滴的面积，记为S。

S＝S0*P/P0

那么：

K＝S/ST

11、计算水滴实际扩散面积。利用S＝S0*P/(K*P0)公式进行计算。

有益效果

将对织物的导湿性能测试起到如下作用：

(1)可以消除因检验人员的主观性带来的结果不可靠、精确度及重复性差的弊端，体现出快速、准确、高可靠性和稳定性的优越性。

(2)可以作为织物导湿性能测试仪器的核心技术，大大提高织物导湿性能的测量精度和速度。

(3)严格控制硬件成本，如将普通摄像头换成现在国外经常使用的价格昂贵的高速摄影设备，极大降低成本，其经济效益将会非常可观。

(4)由于导湿性能测试在纺织行业非常普遍和重要，因此其应用前景相当广泛。

附图说明

图1为本发明测试仪器示意图；

图2为本发明技术方案示意图；

图3为参数设置界面；

图4为手动测试界面；

图5为自动测试界面；

图6为未滴液的图像；

图7为处理后的图像；

图8为未经滤波的图像；

图9为经过中值滤波后的图像；

图10为自适应分割处理后的图像；

图11为区域增长算法处理后的图像。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

基于图像处理的织物导湿性能测试仪器及测试，图2为本发明技术方案示意图，图1为发明测试仪器示意图，所述测试仪器包括：(1)透明箱子：透明箱子30cm*30cm*50cm)四周是由透明材料(长宽高：20mm*20mm*5mm)做成的，尽量不因为光线而影响摄像头的拍摄效果，放置在底部，并通过卡箍固定在立杆上。在透明箱子中间还需固定四个透明塑料，用于放置中空黑板。

(2)中空黑板：中空黑板是中间为正方形空心的黑色木板，用于放置测试织物使用。在测试织物放置好之后，需在四个角固定，防止布料移动，放置在透明箱子中。

(3)加液装置：由一个储水罐和一个流量调节阀组成，类似与挂水打点滴装置，可控制水滴的流速，在滴液前，如入少许颜料，增强与布料的对比度。通过固定装置的两端卡箍将加液装置与立杆固定起来，储水罐也是通过卡箍与立杆固定。

(4)摄像头：普通CCD摄像头，可以是串口摄像头，也可以选择基于USB接口的摄像头。摄像头放置在中空黑板下底板上，并钻孔将摄像头电源线和数据线引出，分别接到计算机和电源插座上。

(5)计算机：包含导湿性能测试仪器PC软件一套。通过计算机串口或USB接口与摄像头相连。计算机主要包含导湿性能测试仪器PC软件。在需要拍摄图像时，PC软件系统只需发送拍摄指令至摄像头，摄像头在接收到指令后，即拍摄图像，并将图像数据传回计算机。这时，PC软件系统接收到串口来的数据，就可对其进行图像处理，以得到水滴实际扩散面积，最终将结果输出到EXCEL文件中去。

该PC软件可设置为手动测试(图4)和自动测试(图5)。其中手动测试为手工处理，每次仅获取一次液滴的面积；而自动测试则可定期获取液滴的面积，在测试之前必须设置如下参数(图3)。

具体实施步骤包括：

1、准备用于测定的织物，该织物包括机织物、针织物和无纺布。将织物修剪为长50mm，宽为50mm的样片。

2、准备用于测定的液体。

3、计算样片的实际面积S0。

4、获取样片的像素数，即P0的值。将样片图像处理成灰度图像，如图5所示；并对灰度图像进行中值滤波；然后进行自适应分割，分割后的图像如图7所示，为二值图像。这样，测试布料的像素数就可通过统计像素值为255(白色) 的像素点的个数来求得，即P0的值。

5、使用加液装置在需要测试的样片表面滴上液滴，同时软件系统发送拍摄指令到摄像头。

6、摄像头拍摄图像，拍摄后会自动将图像数据通过RS232串口发送至计算机(图8)。

7、对图像进行预处理。在获得测试布料的像素数后，需将黑木板撤掉，并开始滴液。软件系统定期(根据测试周期)发送拍摄指令到摄像头，以获取到图像数据，接着进行图像预处理。图像预处理目的是对图像进行滤波，去除孤立黑点，使得图像变得更加柔和。本系统采用了3*3的中值滤波算法进行滤波处理(图9)。

8、对图像进行自适应分割。其目的是对灰度图像进行二值化处理。本系统采用的是基于直方图的迭代的阈值分割算法(图9)。

9、对图像进行区域增长算法得到P的值。区域增长算法的作用是用于精确求出图像中单个区域。统计该图像中黑色像素(像素值为0)的个数，即可得到P的值。经过区域增长算法处理后的图像如图10所示。

10、校正系数K的获取。K值的获取方法如下：将规则现状(如方形或者圆形图案，设面积记为ST)放在未滴液的测试布料上，然后通过上述的图像处理，得出S0、P0和P的值，再通过如下公式计算得到S。

S＝S0*P/P0

那么：

K＝S/ST

11、计算水滴实际扩散面积。利用S＝S0*P/(K*P0)公式进行计算。

Claims (4)

1.基于图像处理的织物导湿性能测试仪器，其特征在于，包括：立杆、透明箱子、中空黑板、加液装置、摄像头、计算机，

所述透明箱子放置在立杆底部，并通过卡箍固定在立杆上，在透明箱子中间还需用玻璃胶固定四个立方体形状的透明塑料，用于放置中空黑板；

所述中空黑板放置在透明箱子中，用于放置测试织物使用，在测试织物放置好之后，需在四个角固定，防止布料移动；

所述加液装置由一个储水罐和一个流量调节阀组成，通过固定装置的两端卡箍将加液装置与立杆固定起来，储水罐通过卡箍与立杆固定；

所述摄像头：放置在中空黑板下底板上，并钻孔将摄像头电源线和数据线引出，分别接到计算机和电源插座上；

所述计算机包含导湿性能测试仪器PC软件一套，通过计算机串口或USB接口与摄像头相连。

2.如权利要求1所述的测试仪器，其特征在于，所述透明箱子由透明材料制成。

3.如权利要求1所述的测试仪器，其特征在于，所述摄像头为串口摄像头或基于USB接口的摄像头。

4.如权利要求1所述的测试仪器的测试方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)准备用于测定的织物，该织物包括机织物、针织物和无纺布，将织物修剪为长50mmx50mm的方形样片；

2)准备用于测定的液体；

3)计算样片的实际面积，记为S0；

4)获取样片的像素数值，记为P0，将样片图像处理成灰度图像，；并对灰度图像进行中值滤波；然后进行自适应分割，分为二值图像；测试布料的像素数就可通过统计像素值为255的像素点的个数来求得，即P0的值；

5)使用加液装置在需要测试的样片表面滴上液滴，同时软件系统发送拍摄指令到摄像头；

6)摄像头拍摄图像，拍摄后自动将图像数据通过RS232串口发送至计算机；

7)对图像进行预处理，在获得测试布料的像素数后，需将黑木板撤掉，并开始滴液；软件系统定期发送拍摄指令到摄像头，以获取到图像数据，接着进行图像预处理

8)对图像进行自适应分割，对灰度图像进行二值化处理；

9)对图像进行区域增长算法得到P的值；统计该图像中黑色像素的总数，记为P；

10)校正系数K的获取，K值的获取方法如下：将规则现状，设面积记为ST，放在未滴液的测试布料上，然后通过上述的图像处理，得出S0、P0和P的值，再通过如下公式计算得到真实液滴的面积，记为S；

S＝S0*P/P0

那么：

K＝S/ST

11)计算水滴实际扩散面积：利用S＝S0*P/(K*P0)公式进行计算。