图像测试技术测试混纺纱线中纤维转移指数分析

科技创新与应用Ｉ　２０１５年第３３期　科技创新　
图像测试技术测试混纺纱线中纤维转移指数分析　

赵万荣　
（太原理工大学轻纺工程学院，山西晋中０３０６００）　

摘要：近几年随着计算机技术的发展和普及，计算机技术几乎应用到了各行各业当中。现代化的纺织业也应用到了计算机技　
术，由于纺织品在进入市场前要经过一定的测试和检验，而计算机图像处理技术极大的提升了纺织品检测的效率。为此我们对图　
像测试技术应用于混纺纱线中的纤维转移指数测试进行详细的分析，并对测试系统的开发和优化提出建议。　
关键词：图像测试技术；混纺纱线；纤维转移指数　

随着计算机图像测试技术的应用，其检测的效率大大提高，为　此文章将详细地分析该技术实现的步骤以及系统的优化方向。　１数字图像处理技术概述以及在纺织业中的应用　数字图像处理技术的主要实现原理是将图像信号转化成数字　信号，并通过计算机技术中的采集和数字化、图像增强和恢复、图像　压缩等实现对图像的数字化处理，基本的步骤为图像信息获取一预　处理一特征提取一图像分析几个阶段。上世纪九十年代图像处理技术　就在纺织业中获得了应用，主要目的是半制品检测、纱线性能检测　等，随着纺织业现代化进程的不断发展，其在纤维　能分析、纤维取　向评定等方面的领域研究越来越深入。　２图像测试应用于纤维转移指数测试的步骤　２．１测试的基本流程　测试共分为五个步骤，其中混纺纱中纤维径向分布的测试用汉　密尔顿指数分析法来完成，具体的操作步骤分别是图像的录入和预　处理、图像分割、对纱线做分层处理并统计、计算纤维在纱线中的分　布曲线、计算汉密尔顿转移指数。　２．２图像的获取和矫正　首先是制取试样，使用Ｙ１７２切片器截取纤维片段，取纱线的数　量标准为轻拉纤维柬稍有移动为佳。并用刀片清理金属板外面的纤　维并调节精密螺丝，并让金属板没过纤维稍的位置，对末端的纤维　涂抹一层棉胶，等干燥以后用刀片沿着金属面板切割完成第一个试　样。由于无法准确的控制厚度，所以第一片一般不作为正式的样本，　按照同样的方法进行数次切片后选取样本。其次是后去切片的图　像，在显微镜上拍摄切片照片，选择清晰度和对比度较好的样张，经　过数模转换获得原始图样，处理得到５１２・５１２尺寸图片。最后是对　图片做预处理完成图像的校正，由于图片必然存在一定的光照不均　匀、清晰度和噪点等问题，因此要想获得能够真实反映和测量纤维　转移指数的图片还需进行图片的处理，处理的主要方式有平滑滤　波、图像增强、锐化、边缘检测和加强等。　２．３图像分割　将处理后的图像分割成等分的几个外接圆，并保证最大的圆能　够包围绝大部分的纤维，本次试验中我们将图像分割成五个同心　圆。　２．４分层处理并统计纤维的根数　统计每一个圆环中纤维的总根数，并在计算机系统的辅助下分　析各层纤维的分布频数。难免在统计纤维根数的时候，会出现同时　跨越两个圆环的情况，为了确保频数的准确真实。我们使用的方法　是，截面面积的一半为界限，将图像放大后分割成数个单位格，哪个　圆环内的单位格子数量多则归类到该单位元内。　２．５纤维在纱线中的分布曲线的计算　由于Ａ、Ｂ两类纤维的线密度和截面积不同，所以要按照根数　正比例转化成截面积的比。转换的公式为：　＝　＝　其中：ｄ为不同纤维的细度，Ｐ则代表两种纤维的组分纤维的比　重，ｃａ为Ａ纤维的体积与Ｂ纤维体积的比重。随后计算出Ａ纤维和　Ｂ纤维在总量中的占比，结果见表１所示。　表１纤维相对体积值　一７６一　层号　１　＿一　２　ａｌ　ａｌ　ｔ１　２　３　４　５　总计　１　２　／　ａ４　ａ５　Ａ　ｂ４　ｂ５　Ｂ　ｔ４　ｔ５　Ｔ　层问偏值　Ａ纤维　Ｂ纤维　每层纤维　１　Ｏ　ａ２　ａ３　ｂ２　ｂ３　ｔ２　ｔ３　结合表１计算出Ａ和Ｂ两种纤维的实际体积分布一次矩ＦＭ，　
分别为：　

［ＦＭ　］　＝一２　一ａ　＋以：＋２ａ　

［ＦＭ。】　＝一２　一　＋　＋２　
假设纤维在纱截面中是均匀分布的，那么可以得出两种纤维的　
体积值，结果见表２：　
表２两种纤维的体积值　

２．６计算汉密尔顿指数　
上文中已经计算出均匀分布一次矩的大小，而汉密尔顿指数的　
计算方式为：对比［ＦＭ　和［ＦＭ　的大小，如果前者大于后者，表示　
Ａ纤维是向外转移的，那么其转移指数大小Ｍ就可以得出：　

：　
１００％　
【ＦＭ。Ｌ＋ｌＦＭ　Ｉ　

相反如果后者大于前者，则说明Ａ纤维是向内转移的，其计算　
方法以及对应的Ｂ纤维的转移指数计算方式雷同。一般来说Ｍ的　
值在（一１００％一＋１００％）之间均有可能，Ｍ值等于０是表示是纤维的分　
布式绝对均匀的。Ｍ＞Ｏ表示该纤维对应的是向外层转移，而Ｍ＜０表　
示为向内转移。Ｍ值的绝对值越大表示向内或向外转移的程度越　
大，当达到最大值１００％时表示纤维与横截面的纱是完全分离的。　
３系统的开发和优化　
系统运行环境的最低硬件需求：ＣＰＵ性能≥１６００ＭＨｚ，内存≥　
２５６Ｍ，硬盘＞４０Ｇ，显示器最低为ＶＧＡ，８００＊６００增强色（１６位），软件　
为Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＸＰ以上，开发工具为ＤＥＬＰＨＩ　１３．Ｏｏ软件的开发流程对　
应上文中的各个步骤，首先是对图像的预处理，调入系统后认为操　
作并选择对应的阙值，对图像做二值化处理，随后计算每一层圆环　
内的纤维分布，使用方法是用画笔将两个纤维粘连的位置分割开，　
并将连接的地方设定一个背景色。并自动计算出不同范围内纤维的　
分布和根数，并代人系统内置的函数中计算均匀分布一次矩的大小　
和实际体积一次矩的大小，随后对比大小做出分析结果。系统开发　
的难点是如何将实际拍摄并处理后的照片转化成数字化的信息，因　
此就需要在图像上提取特征值，并实现特征值和织物组织机构参数　
之间的关系，从而实现图像信号和数字信号之间的转换。织物的图　
像是一种二维信号，而其处理的本质就是将一个二维信号转变成数　
字信号，并实现对纤维在织物中的分布的分析和计算。　
４结束语　
图像测试技术的应用极大地提高了纺织企业的生产效率和现　
代化程度，尤其是随着计算机技术的不断进步，其系统也不断地优　
化和完善。现代计算机处理技术研究的重点内容有织物悬垂性测　
试、经纬度密度测试、起毛起球级别测试、纤维长细度测试等领域，　
无一例外计算机图像测试技术的应用极大地提高了工作效率，减少　
了人力投入，同时也提高了纺织品的质量和档次，对于现代纺织业　
有着极其重要的意义和作用。　
参考文献　
ｆ１１邹清云．计算机图像处理技术在纺织测试中的应用［Ｊ］．河南纺织高　
等专科学校学报，２００６，１：１９—２１．　
『２１丁雪荣．基于ＭＡＴＬＡＢ图像处理技术的针织物结构参数测量的研　
究［Ｄ】．天津工业大学，２００６．