RU2366946C2

RU2366946C2 - Method for determination of filling and porosity parametres of woven webs by computer image

Info

Publication number: RU2366946C2
Application number: RU2007129233/28A
Authority: RU
Inventors: Елена Николаевна Круглова (RU); Елена Николаевна Круглова; Марина Александровна Сташева (RU); Марина Александровна Сташева; Николай Анатольевич Коробов (RU); Николай Анатольевич Коробов; Борис Николаевич Гусев (RU); Борис Николаевич Гусев
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-09-10
Also published as: RU2007129233A

Abstract

FIELD: physics, measurements.

SUBSTANCE: invention is related to non-contact analysis of cloth structure during determination of filling and porosity parametres under laboratory conditions. In process of suggested method realisation, cloth sample image is produced, brightness profiles are built, availability of threads and pores in cloth is identified by specified profiles, size of threads is identified, afterwards porosity and filling parametres are calculated.

EFFECT: expansion of functional resources by making it possible to work with cloths of any density, improved accuracy of woven web filling and porosity parametres measurement.

3 dwg

Description

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при бесконтактном анализе структуры ткани при исследовании ее показателей заполнения и пористости.The invention relates to the textile industry and can be used in a non-contact analysis of the structure of the fabric in the study of its filling and porosity.

Известен способ распознавания компьютерного изображения текстильных изделий [1], используемый при бесконтактном анализе структуры ткани, заключающийся в том, что воспринимают оперативно-графическую информацию о фрагменте изделия, накапливают информацию о фрагменте изделия, обрабатывают ее, получают компьютерную модель, учитывающую оперативно-графическую информацию.A known method of recognizing a computer image of textile products [1], used in a non-contact analysis of the structure of the fabric, which consists in the fact that they perceive operative-graphic information about a fragment of an article, accumulate information about a fragment of an article, process it, and obtain a computer model that takes into account the operative-graphic information .

Наиболее близким способом к предлагаемому является способ определения показателей заполнения и пористости тканых полотен по компьютерному изображению [2], заключающийся в том, что получают графическую информацию пробы ткани, разделяют ее на части и измеряют яркость света в каждой части.The closest way to the proposed one is a method for determining the filling and porosity of woven fabrics from a computer image [2], which consists in obtaining graphical information on a tissue sample, dividing it into parts, and measuring the brightness of light in each part.

Недостатком способа является ограниченность области применения, так как способ позволяет работать только с тканями, поперечные размеры нитей которых приблизительно равны размерам пор, а на редких и очень плотных тканях способ дает очень высокую погрешность.The disadvantage of this method is the limited scope, since the method allows you to work only with fabrics, the transverse dimensions of the threads of which are approximately equal to the pore size, and on rare and very dense fabrics, the method gives a very high error.

Технический результат, на который направлено данное изобретение, состоит в расширении функциональных возможностей путем приобретения способности работать с тканями любой плотности, а также в повышении точности оценки.The technical result that this invention is directed to is to expand the functionality by acquiring the ability to work with tissues of any density, as well as to increase the accuracy of the assessment.

Указанный результат достигается тем, что в способе определения показателей заполнения пористости тканых полотен по компьютерному изображению, заключающемся в получении графической информации пробы ткани, разделении ее на части, в построении профилей яркости вдоль основных и уточных нитей, где по максимуму профиля яркости судят о наличии нитей в ткани, а по минимуму судят о наличии поры в ткани, согласно изобретению на профилях яркости строят линии, являющиеся касательными к минимальным и максимальным значениям профилей яркости основных и уточных нитей, которые являются соответственно постоянной и переменной составляющими, определяют для каждого профиля яркости соотношение длин отрезков, один из которых находится между нулевым уровнем яркости и линией постоянной составляющей, а другой - между нулевым уровнем яркости и линией переменной составляющей, строят на профиле яркости для основных нитей промежуточную линию, которая делит профиль яркости на положительные и отрицательные полуволны, причем длительность положительной полуволны профиля яркости к полному периоду профиля яркости относится как соотношение длин отрезков, один из которых находится между нулевым уровнем яркости профиля уточных нитей и линией постоянной составляющей, а другой - между нулевым уровнем яркости профиля уточных нитей и линией переменной составляющей, а на профиле яркости для уточных нитей строят промежуточную линию, которая делит профиль яркости на положительные и отрицательные полуволны, причем длительность положительной полуволны профиля яркости к полному периоду профиля яркости относится как соотношение длин отрезков, один из которых находится между нулевым уровнем яркости профиля основных нитей и линией постоянной составляющей, а другой между нулевым уровнем яркости профиля основных нитей и линией переменной составляющей. Далее измеряют длины положительных и отрицательных полупериодов на промежуточных линиях профилей яркости основных и уточных нитей, что соответствует поперечным размерам нитей для положительных полуволн и поперечным размерам пор для отрицательных полуволн, после чего вычисляют характеристики заполнения и пористости ткани по известным зависимостям.The specified result is achieved by the fact that in the method for determining the filling indicators of the porosity of woven fabrics from a computer image, which consists in obtaining graphical information of a tissue sample, dividing it into parts, in constructing brightness profiles along the main and weft threads, where the presence of threads is judged by the maximum brightness profile in the fabric, and at a minimum they judge the presence of pores in the fabric, according to the invention, lines are constructed on the brightness profiles that are tangent to the minimum and maximum values of the brightness profiles x and weft threads, which are respectively constant and variable components, determine for each brightness profile the ratio of the lengths of the segments, one of which is between the zero level of brightness and the line of the constant component, and the other between the zero level of brightness and the line of the variable component, build on the profile brightness for the main threads an intermediate line that divides the brightness profile into positive and negative half-waves, and the duration of the positive half-wave of the brightness profile to the full period The brightness profile refers to the ratio of the lengths of the segments, one of which is between the zero brightness level of the weft thread profile and the line of the constant component, and the other between the zero brightness level of the weft thread profile and the variable component line, and an intermediate line is built on the brightness profile for the weft threads, which divides the brightness profile into positive and negative half-waves, and the duration of the positive half-wave of the brightness profile refers to the full period of the brightness profile as the ratio of the lengths of the cut s, one of which is located between the zero level of the luminance profile of the warp yarns and the line of the constant component, and the other between zero brightness level profile of the warp yarns and the line of the variable component. Next, the lengths of positive and negative half-periods are measured on the intermediate lines of the brightness profiles of the main and weft threads, which corresponds to the transverse sizes of the threads for positive half-waves and the transverse pore sizes for negative half-waves, after which the filling and porosity characteristics of the fabric are calculated according to known dependencies.

Изобретение поясняется фиг.1-3, где на фиг.1а показано исходное изображение пробы ткани, на фиг.1б показан построенный профиль яркости вдоль основных нитей, а на фиг.1в профиль яркости вдоль уточных нитей.The invention is illustrated in FIGS. 1-3, where FIG. 1a shows an initial image of a tissue sample, FIG. 1b shows the constructed brightness profile along the warp threads, and FIG. 1c shows the brightness profile along the weft threads.

Пример конкретного осуществления способаAn example of a specific implementation of the method

В качестве исследуемых материалов были выбраны тканые полотна, характеристика которых приведена в табл.1. Для анализа были рассчитаны относительные показатели γ_о=a_o/d_o и γ_у=a_у/d_у, где а_о и а_у- размеры пор соответственно по основе и утку, d_o и d_y- диаметры соответственно основной и уточной нити.As the studied materials, woven fabrics were selected, the characteristics of which are given in Table 1. For the analysis, the relative indices γ _o = a _o / d _o and γ _y = a _y / d _y were calculated, where a _o and a _y are the pore sizes on the base and weft, respectively, d _o and d _y are the diameters of the main and weft, respectively threads.

Таблица 1Table 1

ХарактеристикаCharacteristic ОбразецSample 1one 22 33 4four 55 Артикулvendor code 1414214142 1211712117 3235332353 4242 сетка №28grid No. 28 Состав, (%)Structure, (%) Пряжа полиэфирная (50) Пряжа вискозная (50)Polyester yarn (50) Viscose yarn (50) Нить полиэфирная (100)Polyester Thread (100) Нить ацетатная (100)Acetate Thread (100) Пряжа хлопчатобумажная (100)Cotton Yarn (100) Сплав цветных металловNon-ferrous alloy ПереплетениеWeave полотняноеlinen Поверхностная плотность, г/м² Surface density, g / m ² 110110 5656 9393 8585 11001100 Число нитей на 1 дм:The number of threads per 1 dm: - по основе
- по утку- based
- by duck 410
310410
310 395
290395
290 310
230310
230 280
170280
170 280
165280
165 Линейная плотность нитей, текс (диаметр для пятого образца, мм):Linear density of threads, tex (diameter for the fifth sample, mm): - по основе- based 15,6015.60 8,108.10 10,4010.40 17,4017.40 0,220.22 - по утку- duck 15,1015.10 8,408.40 26,1026.10 21,5021.50 0,240.24 γ_o γ _o 0,950.95 0,980.98 0,450.45 0,590.59 0,590.59 γ_у γ _y 0,970.97 0,900.90 0,650.65 1,201.20 1,501,50

Пробу тканого полотна размером 5×5 см сканируют для получения графической информации. Размещают пробу таким образом, чтобы процесс сканирования происходил вдоль основных нитей. Разрешающая способность сканера 1200 пикселей на дюйм. Режим отраженного или проходящего света зависит от цвета исследуемой ткани (для светлых тканей - отраженный, для темных тканей - проходящий). Полученное графическое изображение пробы корректируют, поворачивая на экране монитора на определенный угол (1-2 градуса), чтобы нити основы пробы совпадали со столбцами дисплея. Данная операция необходима для устранения погрешности, вызванной неточным расположением пробы в сканирующем устройстве. Затем цветное изображение пробы переводят в оттенки серого цвета (фиг.1а). Изображение пробы ткани разделяют на части (равные одному пикселю), каждая из которых обладает определенной яркостью в интервале от 0 (соответствует черному цвету) до 255 (соответствует белому цвету). Далее измеряют яркость в каждой части и формируют матрицу значений яркости. Столбцы матрицы соответствуют направлению основных нитей, строки - направлению уточных нитей в ткани. Затем строят профили яркости вдоль основных нитей (фиг.1б) и вдоль уточных нитей (фиг.1в) путем суммирования значений яркости матрицы исходного изображения по столбцам и строкам соответственно. По максимуму профиля яркости судят о наличии нити в ткани, а по минимуму профиля яркости судят о наличии поры в ткани.A 5 × 5 cm sample of woven fabric is scanned to obtain graphic information. Place the sample so that the scanning process takes place along the main threads. The resolution of the scanner is 1200 pixels per inch. The mode of reflected or transmitted light depends on the color of the test tissue (for light tissue - reflected, for dark tissue - transmitted). The resulting graphic image of the sample is adjusted by turning on the monitor screen by a certain angle (1-2 degrees) so that the warp threads of the sample coincide with the display columns. This operation is necessary to eliminate the error caused by inaccurate sample location in the scanning device. Then the color image of the sample is converted into shades of gray (figa). The image of the tissue sample is divided into parts (equal to one pixel), each of which has a certain brightness in the range from 0 (corresponds to black) to 255 (corresponds to white). Next, measure the brightness in each part and form a matrix of brightness values. The columns of the matrix correspond to the direction of the main threads, the rows to the direction of the weft threads in the fabric. Then build brightness profiles along the main threads (figb) and along the weft threads (figv) by summing the brightness values of the matrix of the original image in columns and rows, respectively. The maximum brightness profile is judged by the presence of filaments in the tissue, and the minimum brightness profile is judged by the presence of pores in the tissue.

Для разделения значений, относящихся к порам на пробе, а также значений, соответствующих нитям на пробе, по каждой системе нитей строят профили яркости с учетом промежуточной, постоянной и переменной составляющих. Положение промежуточной линии для основных нитей определяют с помощью анализа профиля яркости, построенного для уточных нитей, а положение промежуточной линии для уточных нитей определяют с помощью анализа профиля яркости, построенного для основных нитей. Далее на профилях яркости строят линии, являющиеся касательными к минимальным и максимальным значениям профилей яркости основных и уточных нитей, которые являются соответственно постоянной и переменной составляющими. Затем определяют для каждого профиля яркости соотношение (Δ₁) длин отрезков, один из которых находится между нулевым уровнем яркости и линией постоянной составляющей (L₁), а другой между нулевым уровнем яркости и линией переменной составляющей (L), а Δ₂=1-Δ₁. В дальнейшем строят на профиле яркости для основных нитей промежуточную линию, которая делит данный профиль яркости на положительные и отрицательные полуволны, причем длительность положительной полуволны (d_o) профиля яркости основных нитей к полному периоду (а_o+d_o) профиля яркости основных нитей относится как соотношение (Δ₂)_о. На профиле яркости для уточных нитей аналогично строят промежуточную линию с учетом профиля яркости основных нитей, которая делит данный профиль яркости на положительные и отрицательные полуволны, причем длительность положительной полуволны d_y профиля яркости уточных нитей к полному периоду (a_у+d_у) профиля яркости уточных нитей относится как соотношение (Δ₂)_у. Необходимые соотношения длин отрезков определяют методом спектрального анализа.To separate the values related to the pores in the sample, as well as the values corresponding to the threads in the sample, brightness profiles are constructed for each system of threads taking into account the intermediate, constant and variable components. The position of the intermediate line for the warp yarns is determined using the analysis of the brightness profile built for the weft threads, and the position of the intermediate line for the weft yarns is determined using the analysis of the brightness profile built for the warp threads. Then, lines are constructed on the brightness profiles that are tangent to the minimum and maximum values of the brightness profiles of the main and weft threads, which are respectively constant and variable components. Then, for each brightness profile, the ratio (Δ ₁ ) of the lengths of the segments is determined, one of which is between the zero brightness level and the line of the constant component (L ₁ ), and the other between the zero brightness level and the line of the variable component (L), and Δ ₂ = 1 -Δ ₁ . Subsequently, an intermediate line is constructed on the brightness profile for the main threads, which divides this brightness profile into positive and negative half-waves, and the duration of the positive half-wave (d _o ) of the brightness profile of the main threads to the full period (and _o + d _o ) of the brightness profile of the main threads as the ratio (Δ ₂ ) _about . An intermediate line is similarly constructed on the brightness profile for the weft yarns taking into account the brightness profile of the main yarns, which divides this brightness profile into positive and negative half-waves, and the duration of the positive half-wave d _{y of} the brightness profile of the weft yarns to the full period (a _y + d _y ) of the brightness profile weft yarn refers as the ratio (Δ ₂ ) _y . The necessary ratio of the lengths of the segments is determined by the method of spectral analysis.

Таким образом, соотношение для основных нитей имеет вид (Δ₁)_o=(L₁)_o/L_o, (Δ₂)_o=(L₂)_o/L_o, а соотношение для уточных нитей выглядит следующим образом (Δ₁)_у=(L₁)_у/L_у, (Δ₂)_у=(L₂)_у/L_у. При этом d_o/(a_o+d_o)=(Δ₂)_o и d_у/(a_у+d_у)=(Δ₂)_у.Thus, the ratio for the main threads has the form (Δ ₁ ) _o = (L ₁ ) _o / L _o , (Δ ₂ ) _o = (L ₂ ) _o / L _o , and the ratio for weft threads is as follows (Δ ₁ ) _y = (L ₁ ) _y / L _y , (Δ ₂ ) _y = (L ₂ ) _y / L _y . Moreover, d _o / (a _o + d _o ) = (Δ ₂ ) _o and d _y / (a _y + d _y ) = (Δ ₂ ) _y .

Далее с применением корреляционного анализа определяют длины положительных и отрицательных полупериодов на промежуточных линиях профилей яркости основных и уточных нитей, что соответствует поперечным размерам нитей (d) для положительных полуволн и поперечным размерам пор (а) для отрицательных полупериодов, после чего вычисляют показатели заполнения и пористости ткани по известным зависимостям.Next, using the correlation analysis, the lengths of positive and negative half-periods on the intermediate lines of the brightness profiles of the main and weft threads are determined, which corresponds to the transverse sizes of the threads (d) for positive half-waves and the transverse pore sizes (a) for negative half-periods, after which the filling and porosity are calculated tissue according to known dependencies.

Испытания проводились на 10 пробах каждого образца. Результаты проведенных испытаний в виде средних значений показателей заполнения и пористости представлены в табл.2. Статистическая обработка данных в виде среднеквадратических отклонений представлена в табл.3.Tests were carried out on 10 samples of each sample. The results of the tests in the form of average values of the fill and porosity are presented in table.2. Statistical data processing in the form of standard deviations is presented in Table 3.

Таблица 2table 2 ОбразецSample Отклонение (по модулю) прототипа от заявляемого способаThe deviation (modulo) of the prototype from the proposed method Показатель заполнения, % Fill rate% Показатель пористости, %Porosity Index,% прототипprototype заявляемый способthe claimed method прототипprototype заявляемый способthe claimed method 1one 0,200.20 90,5290.52 90,3290.32 9,489.48 9,689.68 22 2,522,52 94,1494.14 91,6291.62 5,845.84 8,388.38 33 2,742.74 84,3384.33 87,0787.07 15,6715.67 12,9312.93 4four 3,513,51 90,0290.02 93,5393.53 9,989.98 6,476.47 55 8,358.35 76,3676.36 68,0168.01 23,6523.65 31,9931,99

Таблица 3Table 3 ОбразецSample Среднее квадратическое отклонение по показателям заполнения (пористости)Root mean square deviation in terms of filling (porosity) прототипprototype заявляемый способthe claimed method 1one 0,860.86 0,620.62 22 1,081,08 1,021,02 33 17,8017.80 9,339.33 4four 3,763.76 1,561,56 55 2,502,50 1,101.10

Анализ результатов испытаний, приведенных в табл.3, свидетельствует о том, что заявляемый способ обладает большей точностью, чем прототип, поскольку показатели средних квадратических отклонений существенно ниже (см. табл.3).Analysis of the test results shown in table 3, indicates that the inventive method has greater accuracy than the prototype, since the mean square deviations are significantly lower (see table 3).

Заявляемое техническое решение при исследовании образцов №3…5, у которых γ значительно отличается от единицы, т.е. ткани являются неравноплотными, дает более достоверные результаты (меньшие значения средних квадратических отклонений, отклонения по модулю показателей). А при испытанииях образцов № 1 и № 2, для которых γ близка к единице (т.е. ткани являются разноплотными), данные заявляемого технического решения сопоставимы. Поэтому заявляемый способ на исследуемых образцах, как равноплотных, так и неравноплотных, позволяет получить более достоверные результаты.The claimed technical solution in the study of samples No. 3 ... 5, in which γ is significantly different from unity, i.e. tissues are uneven, gives more reliable results (lower values of mean square deviations, deviations modulo indicators). And when testing samples No. 1 and No. 2, for which γ is close to unity (i.e., the tissues are heterogeneous), the data of the claimed technical solution are comparable. Therefore, the inventive method on the studied samples, both equal and unequal, allows you to get more reliable results.

Таким образом, заявляемый способ позволяет расширить функциональные возможности путем приобретения способности работать с тканями любой плотности, а также повысить точность за счет снижения значений средних квадратических отклонений.Thus, the inventive method allows you to expand the functionality by acquiring the ability to work with tissues of any density, as well as improve accuracy by reducing the mean square deviations.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU, № 2151393, МПК G01N 33/36. Способ распознавания компьютерного изображения текстильных изделий, используемый при бесконтактном анализе структуры тканей, опубл. в 2000 г.1. Patent RU, No. 2151393, IPC G01N 33/36. A computer image recognition method for textile products used in non-contact analysis of tissue structure, publ. in 2000

2. Патент RU, № 2225980, МПК G01N 33/36. Способ определения показателей заполнения и пористости тканых полотен по компьютерному изображению, опубл. в 2004 г.2. RU patent, No. 2225980, IPC G01N 33/36. The method of determining the indicators of filling and porosity of woven fabrics from a computer image, publ. in 2004

Claims

A method for determining the filling and porosity of woven fabrics from a computer image in which graphic information of a tissue sample is obtained, divided into parts and measured the brightness of light in each part, form a matrix of brightness values, the columns of the matrix corresponding to the direction of the base, the rows to the direction of the weft in the fabric , build brightness profiles along the main threads and along the weft threads by summing the brightness values of the matrix of the original image in columns and rows, respectively, where the maximum For brightness, the presence of threads in the fabric is judged, and the presence of pores in the fabric is judged to a minimum, the position of the midline for the main threads is determined using the profile analysis built for the weft threads, and the position of the middle line for the weft threads is determined using the profile analysis, constructed for the main threads, select lines that are tangent to the minimum and maximum values of the brightness profile of the main and weft threads, determine the ratio of the area between the zero brightness level and the tangent to the minimum values, to the section between the zero level and the tangent to the maximum values, draw a middle line on the brightness profile of the weft threads in such a way as to divide the period of the variable component into positive and negative half-waves, the duration of which correlates in this ratio, the same operations and in the same the sequences are repeated for the brightness profile of the weft threads, then the sections on the middle lines in the periods are measured, which corresponds to the transverse dimensions of the threads for positive half-waves and the transverse size for long negative half-waves, and then calculating a filling characteristics and porosity of the fabric by known dependencies.