CN115082458B - 一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法,通过对纺织材料表面灰度图像进行阈值分割获得疵点区域图像,将疵点区域图像进行多尺度金字塔采样获得多尺度采样结果图,根据各尺度采样结果图对应的多角度灰度游程矩阵计算采样结果图像的灰度游程转移量,根据灰度游程转移量计算出灰度偏离背景转移程度,进一步根据灰度游程转移量和灰度偏离背景转移程度得到缺陷严重程度以及缺陷指针系数,根据各疵点区域的缺陷严重程度以及缺陷指针系数进行纺织材料的疵点分析,得到纺织材料的疵点区域成因,并根据疵点分析结果进行质量控制策略推荐,检测方法智能、精准。
Description
技术领域
本申请涉及机器视觉领域,具体涉及一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法。
背景技术
在纺织行业当中,织造工序是指将纺好的纱线织成布料的过程,是纺织行业中重要的环节,而在织造过程中,由于各种原因,其会出现不同的织造缺陷,致使生产出的纺织材料出现疵点,在这些疵点中,轧梭疵点与拆痕疵点均为常见的织造疵点。由于其产生原因不同,因此排除疵点致因的方法也不同,为了能够更有效率的排除纺织产生的轧梭疵点与拆痕疵点,需要准确对这两种疵点进行分析进而推断出其类别及成因。
轧梭疵点产生的原因为梭子在梭道中被夹持,因而截断多支经纱,大多数由梭子结构不良,投梭与开口运动受到阻碍所形成,续织后在布面会出现许多纱尾,而拆痕疵点产生的原因为在纺织材料织造过程中,作业人员发现有异纬织入,或织造出现严重的密路、稀弄 时立即停机将织入纬纱剪断拆除,于拆除时经纱受纬纱摘下的摩擦,产生大量毛羽,因此重新织造后在原拆除范围出现毛羽布面。上述两种缺陷的外在表现均为布面存在毛羽、纱尾(二者均为细小的纤维)而现有技术在检测纺织材料表面疵点时往往应用灰度共生矩阵等纹理识别手段,其仅能根据检测出的细小纹理判别疵点,但对于上述两种缺陷,存在细小纹理作为二者共有的特征,不能作为区分上述两种疵点的依据;而使用人工神经网络算法来区分疵点又需要大量的训练数据,数据成本过高;人工目检存在又易疲劳,效率低的缺点。因此需要一种可以准确分析上述两种纺织材料疵点成因的方法来提高产品的质量控制效率。
发明内容
本发明提供一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法,解决无法准确分析轧梭疵点和拆痕疵点两种纺织材料疵点成因的问题,采用如下技术方案:
获取纺织材料表面灰度图的疵点区域图像,对疵点区域图像进行多尺度金字塔下采样获得每种尺度的下采样图像;
根据每种尺度的下采样图像中像素的灰度级在每个计算方向上连续出现的次数得到每种尺度的下采样图像的每个计算方向的灰度游程矩阵;
获取根据每个计算方向的灰度游程矩阵中每一个灰度级的矩阵元素之和,将最大矩阵元素之和所对应的灰度级作为布面像素灰度级,利用布面像素灰度级构建每个计算方向的理想灰度游程矩阵;
利用每种尺度的下采样图像中每个计算方向对应的灰度游程矩阵和理想灰度游程矩阵中的元素获取每个计算方向的灰度游程转移量;
对每个方向的灰度游程转移量进行归一化处理得到每种尺度的下采样图像的灰度游程转移量均值;
根据下采样图像中最大尺度及每种尺度的下采样图像的灰度游程转移量均值得到疵点区域图像的缺陷严重程度;
利用疵点区域图像的缺陷严重程度对疵点区域图像中疵点的类型进行判断;
当疵点区域图像中的疵点类型无法判断时,利用该疵点区域图像每种尺度的下采样图像的每个计算方向对应的灰度游程矩阵和理想灰度游程矩阵中的元素获取每个计算方向的灰度偏离背景转移程度;
对每个方向的灰度偏离背景转移程度进行归一化处理得到每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度均值;
根据下采样图像中最大尺度及每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度均值得到疵点区域图像的缺陷指针系数;
利用缺陷指针系数对无法判断疵点类型的疵点区域图像中的疵点类型进行判断。
所述每个计算方向的理想灰度游程矩阵的获取方法为:
所述每个计算方向的灰度游程转移量的获取方法如下:
则每个计算方向的灰度游程转移量计算方法为:
所述疵点区域图像的缺陷严重程度计算方法为:
所述对疵点区域图像中疵点的类型进行判断的方法如下:
所述每个计算方向的灰度偏离背景转移程度的计算方法为:
所述疵点区域图像的缺陷指针系数计算方法为:
所述对无法判断疵点类型的疵点区域图像中的疵点类型进行判断的方法为:
若疵点区域图像的缺陷指针系数大于0.5,该疵点区域为轧梭疵点,则检查梭子
是否在梭道中被夹持,或梭子结构不良,投梭与开口运动发生阻碍;否则,该疵点区域为拆
痕疵点,并检查工作人员是否存在暴力拆除断裂纬线的情况。
本发明的有益效果是:基于图像处理,通过多尺度采样结果图中多角度的灰度游程矩阵计算出采样图中的灰度转移量和灰度偏离背景转移程度,进一步计算出疵点区域的缺陷严重程度和缺陷指针系数,根据疵点区域的缺陷严重程度和缺陷指针系数可以分析出导致疵点区域的成因,根据成因可以调整质量控制策略,保证产品质量,方法精准而高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法的流程示意图;
图2是本发明的一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法的灰度游程矩阵示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法的实施例,如图1所示,包括:
步骤一:获取纺织材料表面灰度图的疵点区域图像,对疵点区域图像进行多尺度金字塔下采样获得每种尺度的下采样图像;
该步骤的目的是,获取疵点区域图像数据,为后续分析处理提供基础。
其中,每种尺度的下采样图像的获取方法如下:
(1)利用工业相机获得纺织材料表面图像,将其灰度化后进行大津阈值分割,获得正常纺织材料点与疵点,对疵点进行密度聚类,获得疵点集中分布的区域。用等宽高的窗口截取灰度图上的疵点区域。对每个疵点区域图像进行分析。
(2)对于一个疵点区域图像,其原图像设定其采样尺度为0,当进行一次金字塔下
采样时,采样尺度为1,当进行两次金子塔下采样时,采样尺度为2。以此类推,一共进行次
金子塔下采样。获得疵点区域图像对应的各尺度采样图像标记为:。
步骤二:根据每种尺度的下采样图像中像素的灰度级在每个计算方向上连续出现的次数得到每种尺度的下采样图像的每个计算方向的灰度游程矩阵;获取根据每个计算方向的灰度游程矩阵中每一个灰度级的矩阵元素之和,将最大矩阵元素之和所对应的灰度级作为布面像素灰度级,利用布面像素灰度级构建每个计算方向的理想灰度游程矩阵;利用每种尺度的下采样图像中每个计算方向对应的灰度游程矩阵和理想灰度游程矩阵中的元素获取每个计算方向的灰度游程转移量;对每个方向的灰度游程转移量进行归一化处理得到每种尺度的下采样图像的灰度游程转移量均值;
该步骤的目的是,计算每个尺度采样结果图在不同计算方向上的灰度游程矩阵的灰度游程转移量。
其中,计算每种尺度疵点区域采样图像的灰度游程转移量的步骤如下:
首先,计算各尺度疵点区域采样图像的灰度游程矩阵:
对于一个采样尺度下获得的疵点区域采样图像,计算其对应的灰度游程矩阵,记
为。表示计算的方向,有四种分别为0度、45度、90度、135度。k表示其为采样尺度为k的
图像的灰度游程矩阵。该矩阵内各位置元素值以表示,其中i表示采样图像中的灰度
值级别,j表示有j个i连续出现的次数也就是游程。至此,每一个尺度采样图像均会对应四
个计算方向的灰度游程矩阵,灰度游程矩阵如图2所示,其中H为灰度级个数(自定参数,推
荐值为20)W为最大游程长度,其取值与采样图像像素个数有关,由于前述设定中截取的是
等宽高的疵点区域原图像,所以采样图像也为等宽高的图像(用表示采样尺度为k的采样
图像长宽)。即最大游程长度为。
然后,计算每个计算方向的灰度游程转移量:
a.计算每个灰度级的矩阵元素之和:
b.获取布面像素灰度级:
c.构建理想灰度游程矩阵:
式中,H为灰度级个数,i为矩阵中的行,即灰度级,j为矩阵中的列,即游程长度。
a.计算每个灰度级的矩阵元素之和
b.获取布面像素灰度级:
c.构建理想灰度游程矩阵:
根据(1)(2)可以计算出一个尺度为k的下采样图像在四个计算方向(角度)上的灰
度游程矩阵对应的四个灰度游程转移量(),计算其归一
化后均值获得(二者为0-1之间的数),即每个尺度的采样结果图像都有。
步骤三:根据下采样图像中最大尺度及每种尺度的下采样图像的灰度游程转移量均值得到疵点区域图像的缺陷严重程度;利用疵点区域图像的缺陷严重程度对疵点区域图像中疵点的类型进行判断;
该步骤的目的是根据步骤二中得到的每种尺度的下采样图像的灰度游程转移量均值和下采样图像中的最大尺度计算出疵点区域图像的缺陷严重程度,并根据缺陷严重程度判断疵点区域的疵点类型。
其中,疵点区域图像的缺陷严重程度的计算公式如下:
其中,利用疵点区域图像的缺陷严重程度对疵点区域图像中疵点的类型进行判断的方法为:
步骤四:当疵点区域图像中的疵点类型无法判断时,利用该疵点区域图像每种尺度的下采样图像的每个计算方向对应的灰度游程矩阵和理想灰度游程矩阵中的元素获取每个计算方向的灰度偏离背景转移程度;对每个方向的灰度偏离背景转移程度进行归一化处理得到每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度均值;
该步骤的目的是对步骤三种无法具体确定的疵点类型进行进一步分析,计算出每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度。
其中,每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度的计算方法如下:
进一步的,对上述公式进行解释如下:
步骤五:根据下采样图像中最大尺度及每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度均值得到疵点区域图像的缺陷指针系数;利用缺陷指针系数对无法判断疵点类型的疵点区域图像中的疵点类型进行判断。
该步骤的目的是根据步骤四得到的灰度偏离背景转移程度进一步计算出疵点区域图像的缺陷指针系数,并根据缺陷指针系数对步骤三中无法具体确定的疵点类型进行判定。
其中,疵点区域图像的缺陷指针系数的计算公式如下:
其中,利用缺陷指针系数对无法判断疵点类型的疵点区域图像中的疵点类型进行判断的方法为:
当缺陷指针系数大于0.5(自设参数,推荐值为0.5)时判定其为轧梭疵点,并进行
推荐检查梭子是否在梭道中被夹持,或梭子结构不良,投梭与开口运动发生阻碍。否则判定
其为拆痕疵点,并进行推荐检查工作人员是否存在暴力拆除断裂纬线的情况。
需要说明的是,无法判断疵点类型的疵点区域图像是指在步骤三中使用疵点区域图像的缺陷严重程度初步分析后无法具体确定疵点类型的疵点区域图像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于灰度游程矩阵的纺织材料疵点分析方法,其特征在于,包括:
获取纺织材料表面灰度图的疵点区域图像,对疵点区域图像进行多尺度金字塔下采样获得每种尺度的下采样图像;
根据每种尺度的下采样图像中像素的灰度级在每个计算方向上连续出现的次数得到每种尺度的下采样图像的每个计算方向的灰度游程矩阵;
获取根据每个计算方向的灰度游程矩阵中每一个灰度级的矩阵元素之和,将最大矩阵元素之和所对应的灰度级作为布面像素灰度级,利用布面像素灰度级构建每个计算方向的理想灰度游程矩阵;
利用每种尺度的下采样图像中每个计算方向对应的灰度游程矩阵和理想灰度游程矩阵中的元素获取每个计算方向的灰度游程转移量;
对每个方向的灰度游程转移量进行归一化处理得到每种尺度的下采样图像的灰度游程转移量均值;
根据下采样图像中最大尺度及每种尺度的下采样图像的灰度游程转移量均值得到疵点区域图像的缺陷严重程度;
利用疵点区域图像的缺陷严重程度对疵点区域图像中疵点的类型进行判断;
当疵点区域图像中的疵点类型无法判断时,利用该疵点区域图像每种尺度的下采样图像的每个计算方向对应的灰度游程矩阵和理想灰度游程矩阵中的元素获取每个计算方向的灰度偏离背景转移程度;
对每个方向的灰度偏离背景转移程度进行归一化处理得到每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度均值;
根据下采样图像中最大尺度及每种尺度的下采样图像的灰度偏离背景转移程度均值得到疵点区域图像的缺陷指针系数;
所述疵点区域图像的缺陷指针系数计算方法为:
利用缺陷指针系数对无法判断疵点类型的疵点区域图像中的疵点类型进行判断。
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