CN109727230B - 一种绒毛织物表面质量测量装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绒毛织物表面质量测量装置，包括用于支承绒毛织物的多根转动辊子，绒毛织物铺设在转动辊子上，并绒毛织物绒毛的一面朝上，单目视觉测量系统的摄像头与条形光源在转动辊子上的绒毛织物的上下两侧面相对形成背光成像，单目视觉测量系统通过数据线连接有计算机。本发明还公开了一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，首先采集绒毛图像得到物面分辨率，对图像处理得到边缘特征，确定绒毛的测量参数的基准线，进而得到绒毛长度参数和实际绒毛覆盖率参数对绒毛厚度和密度进行量化评定。

Description

一种绒毛织物表面质量测量装置以及测量方法

技术领域

本发明属于纺织品质量检测技术领域，涉及一种绒毛织物表面质量测量装置以及测量方法。

背景技术

随着人们物质生活质量的提高，对织物表面的时尚性、舒适性等性能要求也在不断提升。为了增加织物的外观、手感及保暖性的要求，在织物表面进行起毛，使织物表面具有一定厚度，且绒毛分布一致，该织物称为绒毛织物。绒毛织物表面的绒毛状态影响着织物的性能和成衣质量。由于绒毛织物表面绒毛的长度和形态较为复杂，现阶段对绒毛织物表面质量的检测方法主要有人工检验和显微视觉检测方法，人工检验主要以有经验的工艺人员通过视觉和触觉的主观判断，检测人员的主观经验起主导作用，无法量化绒毛质量参数，检测的精度和效率较低；显微视觉检测方法主要采用0.7—4.5倍的放大镜头获取绒毛织物表面绒毛的微观图像，由于采样区域较小，不能真实反映整幅织物表面的绒毛状态。

因此，寻找一种可以量化绒毛质量，检测精度较高的绒毛织物表面质量的测量方法迫不及待。

发明内容

针对目前技术中存在的不足，本发明提出一种绒毛织物表面质量测量装置，能够实现绒毛质量的量化，提高了绒毛织物表面检测的快速和精度。

本发明的另一个目的是，还提供了一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法。

本发明所采用的技术方案是，一种绒毛织物表面质量测量装置，包括用于支承绒毛织物的多根转动辊子，绒毛织物铺设在转动辊子上，并将绒毛织物绒毛的一面朝上，转动辊子端部连接有动力设备，各个转动辊子的转动方向一致，转动辊子包括分别位于绒毛织物两端的第一转动辊子、第三转动辊子，第一转动辊子和第三转动辊子之间设有第二转动辊子，第二转动辊子的正下方固定有条形光源，条形光源与第二转动辊子轴向平行，第二转动辊子上的绒毛织物上方固定有单目视觉测量系统，单目视觉测量系统的摄像头与第二转动辊子上的绒毛织物表面垂直，单目视觉测量系统的摄像头与条形光源在第二转动辊子上的绒毛织物的上下两侧面相对形成背光成像，单目视觉测量系统通过数据线连接有计算机。

本发明的其他特点还在于，

转动辊子在轴向方向上与绒毛织物的幅宽平行，转动辊子的长度大于绒毛织物的幅宽，转动辊子的两端超出绒毛织物。

第二转动辊子与第三转动辊子等高，第一转动辊子的高度低于第二转动辊子。

第二转动辊子和第三转动辊子之间的绒毛织物的长侧边与第一转动辊子与第二转动辊子之间的绒毛织物的长侧边形成夹角。

转动辊子上表面连接有传送带，绒毛织物铺设在传送带上。

一种如上所述的绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1、通过单目视觉测量系统采集第二转动辊子上绒毛织物的绒毛图像，将绒毛图像暂存在计算机内，取下绒毛织物，并对单目视觉测量系统进行标定，得到物面分辨率；

步骤2、将绒毛图像依次进行预处理、绒毛图像分割、绒毛边缘检测，得到绒毛底部与织物的边界特征、绒毛顶部轮廓的边缘特征；

步骤3、将经步骤2得到的绒毛底部与织物的边界特征，利用最小二乘拟合法计算得到绒毛底部与织物的边界中线，作为绒毛的测量参数的基准线；

步骤4、利用经步骤3得到的基准线，结合步骤2得到的绒毛顶部轮廓的边缘特征，得到绒毛长度参数和实际绒毛覆盖率参数；

步骤5、将步骤4得到的绒毛长度参数乘以经步骤1得到的物面分辨率，得到的乘积为绒毛织物的实际绒毛长度。

步骤1中的标定具体过程为：将标准量块放置在单目视觉测量系统的摄像头正下方，保持在获取绒毛图像时相同的照明条件，由单目视觉测量系统的摄像头拍摄标准量块图像，在计算机中得到物面分辨率。

步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、将经步骤1得到的绒毛图像，对其进行图像增强、滤波的预处理，提高绒毛在图像中的对比度，降低噪声的影响；

步骤2.2、根据预处理后绒毛图像中存在的绒毛、背景及织物底布三个区域的灰度值，对绒毛图像进行最大类间方差法的图像分割，得到绒毛区域；

步骤2.3、对经步骤2.2得到的绒毛区域进行Canny算子的像素级边缘检测，根据绒毛与底布边缘的过渡区域的灰度值与阶跃灰度值在同一像素点具有相同变化趋势的特点，利用Zernike算法得到绒毛底部与织物的边界特征；

步骤2.4、对经步骤2.2得到的绒毛区域进行Canny算子的像素级边缘检测，利用形态学边缘跟踪算法得到绒毛顶部轮廓的边缘特征。

步骤3具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、设绒毛图像的坐标系为平面二维坐标系x-o-y，将经步骤2得到的绒毛底部与织物的边界特征，利用最小二乘拟合法计算得到绒毛底部与织物的边界的中线，最小二乘拟合法的回归方程为：

y＝ax+b                          (1)

其中，回归系数a、b分别为：

其中，m为采样点数，x_i为采样点x轴坐标，y_i为采样点y轴坐标。

步骤4具体按照以下步骤实施：

步骤4.1、将步骤2得到的绒毛顶部轮廓的边缘特征结合步骤3得到的基准线建立绒毛长度参数，绒毛长度参数为在采样幅宽范围内，绒毛顶部轮廓边缘各点距离基准线的距离算数平均值，表示为：

其中，K为物面分辨率，n为幅宽内边缘点的个数；

步骤4.2、利用步骤2得到的绒毛顶部轮廓特征，建立绒毛覆盖率参数，覆盖率参数以步骤4.1得到的绒毛顶部轮廓边缘各点绒毛长度的均值作为基准数，以基准数在平面二维坐标系形成的等高线截取绒毛顶部轮廓，观察等高线与绒毛顶部轮廓的波峰、波谷的交点，计算绒毛图像幅宽范围内每相邻的交点之间的距离的平均值作为实际绒毛覆盖率参数，表示为：

其中，m’表示绒毛图像幅宽范围内峰谷单元距离的个数，Xs_i表示观察等高线与绒毛顶部轮廓的波峰、波顶交点之间的长度。

本发明的有益效果是，一种绒毛织物表面质量测量装置及其测量方法，将机器视觉技术应用于传统的纺织工业表面质量检测，利用单目视觉测量系统得到绒毛织物表面视场的二维图像，通过建立表面状态进行量化评定的长度参数模型和覆盖率参数模型，结合视觉系统的标定，综合评定绒毛质量，提高了绒毛织物表面检测的快速和精度，改良了传统人工测量方法低效率、低精度的缺点。

附图说明

图1是本发明的一种绒毛织物表面质量测量装置的结构示意图；

图2是本发明的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法流程图。

图中，1.计算机，2.单目视觉测量系统，3.条形光源，4.传送带，5.第二转动辊子，6.第一转动辊子，7.第三转动辊子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明是一种绒毛织物表面质量测量装置及其测量方法，如图1所示，包括用于支承绒毛织物的多根转动辊子，绒毛织物铺设在转动辊子上，并将绒毛织物绒毛的一面朝上，转动辊子端部连接有动力设备，各个转动辊子的转动方向一致，转动辊子包括分别位于绒毛织物两端的第一转动辊子6、第三转动辊子7，第一转动辊子6和第三转动辊子7之间设有第二转动辊子5，第二转动辊子5的正下方固定有条形光源3，条形光源3与第二转动辊子5轴向平行，第二转动辊子5上的绒毛织物上方固定有单目视觉测量系统2，单目视觉测量系统2的摄像头与第二转动辊子5上的绒毛织物表面垂直，单目视觉测量系统2的摄像头与条形光源3在第二转动辊子5上的绒毛织物的上下两侧面相对形成背光成像，单目视觉测量系统2通过数据线连接有计算机1。

更进一步地，转动辊子在轴向方向上与绒毛织物的幅宽平行，转动辊子的长度大于绒毛织物的幅宽，转动辊子的两端超出绒毛织物，更加稳定支承绒毛织物。

更进一步地，第二转动辊子5与第三转动辊子7等高，第一转动辊子6的高度低于第二转动辊子5，方便绒毛织物从转动辊子一端落下。

更进一步地，第二转动辊子5和第三转动辊子7之间的绒毛织物的长侧边与第一转动辊子6与第二转动辊子5之间的绒毛织物的长侧边形成夹角，可以方便摄像头更清晰明显地拍摄到第二转动辊子5上的绒毛织物的表面轮廓。

一种如上所述的绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，如图2所示，具体按照如下步骤实施：

步骤1、通过单目视觉测量系统2采集第二转动辊子5上绒毛织物的绒毛图像，将绒毛图像暂存在计算机1内，取下绒毛织物，并对单目视觉测量系统2进行标定，得到物面分辨率；

步骤2、将绒毛图像依次进行预处理、绒毛图像分割、绒毛边缘检测，得到绒毛底部与织物的边界特征、绒毛顶部轮廓的边缘特征；

步骤3、将经步骤2得到的绒毛底部与织物的边界特征，利用最小二乘拟合法计算得到绒毛底部与织物的边界中线，作为绒毛的测量参数的基准线；

步骤4、利用经步骤3得到的基准线，结合步骤2得到的绒毛顶部轮廓的边缘特征，得到绒毛长度参数和实际绒毛覆盖率参数；

步骤5、将步骤4得到的绒毛长度参数乘以经步骤1得到的物面分辨率，得到的乘积为绒毛织物的实际绒毛长度。

步骤1中的标定具体过程为：将标准量块作为标定物放置于传送带4上，保持在获取绒毛图像时相同的物理条件，物理条件还能包括照明条件以及相同的单目视觉测量系统2的摄像头的高度等，由摄像头拍摄标准量块图像，在计算机1中得到物面分辨率。

步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、将经步骤1得到的绒毛图像，对其进行图像增强、滤波的预处理，提高绒毛在图像中的对比度，降低噪声的影响；

步骤2.2、根据预处理后绒毛图像中存在的绒毛、背景及织物底布三个区域的灰度值，对绒毛图像进行最大类间方差法的图像分割，得到绒毛区域；

步骤2.3、对经步骤2.2得到的绒毛区域进行Canny算子的像素级边缘检测，根据绒毛与底布边缘的过渡区域的灰度值与阶跃灰度值在同一像素点具有相同变化趋势的特点，利用Zernike算法得到绒毛底部与织物的边界特征；

步骤2.4、对经步骤2.2得到的绒毛区域进行Canny算子的像素级边缘检测，利用形态学边缘跟踪算法得到绒毛顶部轮廓的边缘特征。

步骤3具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、设绒毛图像的坐标系为平面二维坐标系x-o-y，将经步骤2得到的绒毛底部与织物的边界特征，利用最小二乘拟合法计算得到绒毛底部与织物的边界的中线，最小二乘拟合法的回归方程为：

y＝ax+b                           (1)

其中，回归系数a、b分别为：

其中，m为采样点数，x_i为采样点x轴坐标，y_i为采样点y轴坐标。

步骤4具体按照以下步骤实施：

步骤4.1、将步骤2得到的绒毛顶部轮廓的边缘特征结合步骤3得到的基准线建立绒毛长度参数，绒毛长度参数为在采样幅宽范围内，绒毛顶部轮廓边缘各点距离基准线的距离算数平均值，表示为：

其中，K为物面分辨率，n为幅宽内边缘点的个数；

步骤4.2、利用步骤2得到的绒毛顶部轮廓特征，建立绒毛覆盖率参数，覆盖率参数以步骤4.1得到的绒毛顶部轮廓边缘各点绒毛长度的均值作为基准数，以基准数在平面二维坐标系形成的等高线截取绒毛顶部轮廓，观察等高线与绒毛顶部轮廓的波峰、波谷的交点，计算绒毛图像幅宽范围内每相邻的交点之间的距离的平均值作为实际绒毛覆盖率参数，表示为：

其中，m’表示绒毛图像幅宽范围内峰谷单元距离的个数，Xs_i表示观察等高线与绒毛顶部轮廓的波峰、波顶交点之间的长度。

通过得到的绒毛织物的实际绒毛长度来判定绒毛织物的厚度，绒毛织物的实际绒毛长度越长，绒毛织物的厚度越大，通过得到的绒毛织物的实际绒毛覆盖率来判定绒毛织物的表面的绒毛密度，绒毛织物的实际绒毛覆盖率越大，绒毛织物的表面的绒毛越密。

本发明的一种绒毛织物表面质量测量装置工作原理是，被测绒毛织物包覆在第一转动辊子6，第二转动辊子5，第三转动辊子7表面，通过调节转动辊子之间的距离及转动辊子旋转速度来调整织物表面的松弛程度，使被测织物处于平整状态。单目视觉测量系统2与条形光源3分别安装在第二转动辊子5上的绒毛织物的上下两侧形成背光成像，单目视觉测量系统2的光轴垂直于绒毛织物的表面，条形光源3的放置方向与第二转动辊子5的轴线平行，条形光源3置于第二转动辊子5的正下方。第二转动辊子5匀速转动，当旋转至拍摄位置时，织物表面的绒毛在第二转动辊子5的张力作用下绒毛的分布状态最为明显，单目视觉测量系统2获取到含有绒毛状态的图像，通过数据线传送到计算机1中进行处理。

本发明一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法为了获得世界坐标系中的绒毛轮廓与图像坐标系的绒毛像素点之间存在确定的对应关系，要得到绒毛表面的信息必须确定每个像素所代表的真实物理尺寸，即物面分辨率。以标准量块作为标定物，将标准量块置于单目视觉测量系统2的摄像头正下方，保持在获取绒毛图像时相同的照明条件，经多次测量得到的物面分辨率，绒毛与织物底布边缘是绒毛区域的开始，以此作为绒毛长度评定的基准。

本发明的有益效果是，一种绒毛织物表面质量测量装置及其测量方法，将机器视觉技术应用于传统的纺织工业表面质量检测，利用单目视觉测量系统得到绒毛织物表面视场的二维图像，通过建立表面状态进行量化评定的长度参数模型和覆盖率参数模型，结合视觉系统的标定，综合评定绒毛质量，提高了绒毛织物表面检测的快速和精度，改良了传统人工测量方法低效率、低精度的缺点。

Claims (8)

1.一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，采用一种绒毛织物表面质量测量装置，包括用于支承绒毛织物的多根转动辊子，绒毛织物铺设在转动辊子上，并将绒毛织物绒毛的一面朝上，所述转动辊子端部连接有动力设备，各个转动辊子的转动方向一致，所述转动辊子包括分别位于绒毛织物两端的第一转动辊子(6)、第三转动辊子(7)，所述第一转动辊子(6)和第三转动辊子(7)之间设有第二转动辊子(5)，所述第二转动辊子(5)的正下方固定有条形光源(3)，所述条形光源(3)与第二转动辊子(5)轴向平行，所述第二转动辊子(5)上的绒毛织物上方固定有单目视觉测量系统(2)，所述单目视觉测量系统(2)的摄像头与第二转动辊子(5)上的绒毛织物表面垂直，所述单目视觉测量系统(2)的摄像头与条形光源(3)在第二转动辊子(5)上的绒毛织物的上下两侧面相对形成背光成像，所述单目视觉测量系统(2)通过数据线连接有计算机(1)；

具体按照以下步骤实施：

步骤1、通过单目视觉测量系统(2)采集第二转动辊子(5)上绒毛织物的绒毛图像，将绒毛图像暂存在计算机(1)内，取下绒毛织物，并对单目视觉测量系统(2)进行标定，得到物面分辨率；

步骤2、将绒毛图像依次进行预处理、绒毛图像分割、绒毛边缘检测，得到绒毛底部与织物的边界特征、绒毛顶部轮廓的边缘特征；

步骤2的具体过程为：

步骤2.1、将经步骤1得到的绒毛图像，对其进行图像增强、滤波的预处理，提高绒毛在图像中的对比度，降低噪声的影响；

步骤2.2、根据预处理后绒毛图像中存在的绒毛、背景及织物底布三个区域的灰度值，对绒毛图像进行最大类间方差法的图像分割，得到绒毛区域；

步骤2.3、对经步骤2.2得到的绒毛区域进行Canny算子的像素级边缘检测，根据绒毛与底布边缘的过渡区域的灰度值与阶跃灰度值在同一像素点具有相同变化趋势的特点，利用Zernike算法得到绒毛底部与织物的边界特征；

步骤2.4、对经步骤2.2得到的绒毛区域进行Canny算子的像素级边缘检测，利用形态学边缘跟踪算法得到绒毛顶部轮廓的边缘特征；

步骤3、将经步骤2得到的绒毛底部与织物的边界特征，利用最小二乘拟合法计算得到绒毛底部与织物的边界中线，作为绒毛的测量参数的基准线；

步骤4、利用经步骤3得到的基准线，结合步骤2得到的绒毛顶部轮廓的边缘特征，得到绒毛长度参数和实际绒毛覆盖率参数；

步骤5、将步骤4得到的绒毛长度参数乘以经步骤1得到的物面分辨率，得到的乘积为绒毛织物的实际绒毛长度。

2.如权利要求1所述的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，所述转动辊子在轴向方向上与绒毛织物的幅宽平行，所述转动辊子的长度大于绒毛织物的幅宽，转动辊子的两端超出绒毛织物。

3.如权利要求1所述的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，所述第二转动辊子(5)与第三转动辊子(7)等高，所述第一转动辊子(6)的高度低于第二转动辊子(5)。

4.如权利要求1所述的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，所述第二转动辊子(5)和第三转动辊子(7)之间的绒毛织物的长侧边与第一转动辊子(6)与第二转动辊子(5)之间的绒毛织物的长侧边形成夹角。

5.如权利要求1所述的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，所述转动辊子上表面连接有传送带(4)，绒毛织物铺设在传送带(4)上。

6.如权利要求1所述的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤1中的标定具体过程为：将标准量块放置在单目视觉测量系统(2)的摄像头正下方，保持在获取绒毛图像时相同的照明条件，由单目视觉测量系统(2)的摄像头拍摄标准量块图像，在计算机(1)中得到物面分辨率。

7.如权利要求1所述的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：

步骤3.1、设绒毛图像的坐标系为平面二维坐标系x-o-y，将经步骤2得到的绒毛底部与织物的边界特征，利用最小二乘拟合法计算得到绒毛底部与织物的边界的中线，所述最小二乘拟合法的回归方程为：

y＝ax+b(1)

其中，回归系数a、b分别为：

其中，m为采样点数，x_i为采样点x轴坐标，y_i为采样点y轴坐标。

8.如权利要求7所述的一种绒毛织物表面质量测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤4具体按照以下步骤实施：

步骤4.1、将步骤2得到的绒毛顶部轮廓的边缘特征结合步骤3得到的基准线建立绒毛长度参数，所述绒毛长度参数为在采样幅宽范围内，绒毛顶部轮廓边缘各点距离基准线的距离算数平均值，表示为：

其中，K为物面分辨率，n为幅宽内边缘点的个数；

步骤4.2、利用步骤2得到的绒毛顶部轮廓特征，建立绒毛覆盖率参数，所述覆盖率参数以步骤4.1得到的绒毛顶部轮廓边缘各点绒毛长度的均值作为基准数，以基准数在平面二维坐标系形成的等高线截取绒毛顶部轮廓，观察等高线与绒毛顶部轮廓的波峰、波谷的交点，计算绒毛图像幅宽范围内每相邻的交点之间的距离的平均值作为实际绒毛覆盖率参数，表示为：

其中，m’表示绒毛图像幅宽范围内峰谷单元距离的个数，Xs_i表示观察等高线与绒毛顶部轮廓的波峰、波顶交点之间的长度。

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