應(yīng)用圖像處理技術(shù)對絨衫類針織品起毛起球的自動評級

文/陸世棟 吳麗 石巖嶺

羊絨織品以其輕便、優(yōu)良的保暖性能深受消費者喜愛，但在服用過程中極易起毛起球，嚴重影響穿著的美觀。羊絨、羊毛及混紡類織品的產(chǎn)品標準中明確規(guī)定起毛起球作為產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量考核指標，測試方法為GB/T 4802.3—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：起球箱法》。該試驗方法采用視覺描述評級方法進行評定，具有極強的主觀性。因此，如何客觀、正確地評價絨衫類織品的起毛起球等級在評定羊絨制品質(zhì)量上至關(guān)重要。

本文主要針對絨衫類針織品，研究使用圖像處理和模式分類技術(shù)進行起毛起球的等級評定，避免因為人的主觀因素而導(dǎo)致評定偏差，客觀準確地反映產(chǎn)品信息，以便更好地進行產(chǎn)品的質(zhì)量控制，并制備起毛起球樣本，通過起毛起球自動評級系統(tǒng)與人員目光評級的結(jié)果進行對比分析，驗證起毛起球自動評級系統(tǒng)的可行性。

1 自動評級系統(tǒng)的工作原理

起毛起球自動評定系統(tǒng)主要使用圖像處理方法來進行計算。檢測過程包括圖像采集、圖像預(yù)處理、圖像分析和特征值提取。由于織物紋理是由經(jīng)紗和緯紗相互交織而成，其表面具有規(guī)則交織的明顯紋理特征。而起球的出現(xiàn)會破壞這種規(guī)則紋理特征?；谶@種差異，本文提出起毛起球的檢測和分級方法。起毛起球算法的流程圖，具體的處理過程如圖1所示。

1.1 采集原始圖像

采集的原始圖像見圖2所示。

1.2 計算圖像的平均灰度值

本次研究的樣本包含多種顏色的織物裁片，而起毛起球檢測設(shè)備使用的是灰度相機，無法采集彩色圖片，因此對顏色的反映僅表現(xiàn)為平均灰度的不同（即圖片整體的亮暗程度不同），為了加強起毛起球儀的適應(yīng)性，在此做了灰度值判斷，進而可以測試具有同一種紋理的多種樣品。如圖3為不同顏色的織物裁片圖片，表現(xiàn)為不同的平均灰度值。

1.3 圖像光照不均勻補償處理

由于采集的原始圖像的4個角光照不均勻，須進行光照均勻化處理。如圖4所示。

1.4 圖像直方圖均衡化處理

經(jīng)過圖像直方圖均衡化處理后的圖像見圖5所示。

1.5 圖像二值化處理

由圖5可見，圖像明顯發(fā)亮的是毛球。因此，可以根據(jù)起毛起球的不同灰度值大小，設(shè)置不同的閾值，獲取到起毛起球圖像。經(jīng)過二值化處理的圖像見圖6。

1.6 圖像形態(tài)學(xué)處理

織物的起毛起球圖像經(jīng)過二值化處理后，基本可以得到完整的毛球信息，但仍存在大量的紋理信息和噪音。為了得到更為清晰的起毛起球圖像，先對二值化處理后的圖像進行腐蝕操作，將細小的紋理及噪點濾除；再對腐蝕后的圖像進行膨脹操作后，背景紋理得到較好濾除，使毛球信息得到有效增強。經(jīng)形態(tài)學(xué)處理的圖像見圖7～圖9。

1.7 圖像輪廓處理

通過形態(tài)學(xué)處理之后的圖像，起毛起球的特征雖然被加強了，但是存在很大噪音。因此，通過求取二值化圖像的輪廓，并運用漫水填充法去除掉面積不符合要求的干擾。起球圖像見圖10。

1.8 起毛起球特征提取

使用求取連通域的個數(shù)的方法，獲得輪廓處理后圖像中的連通區(qū)域個數(shù)，求取起球個數(shù)。

使用輪廓處理后圖像中的白色像素點個數(shù)除以圖像總像素點個數(shù)，求取起球的面積比。

2 樣本制備及評級結(jié)果

試樣準備，選取不同顏色、紗支的絨線類織物，依據(jù)GB/T 4802.3—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：起球箱法》，分別對織物面料進行測試，并使用自動評級系統(tǒng)評級和人員目光評級。

調(diào)節(jié)和試驗用大氣采用GB/T 6529規(guī)定的標準大氣。溫度為20℃，濕度為65%。粗紡織物翻轉(zhuǎn)7200r，精紡織物翻轉(zhuǎn)14400r。測試結(jié)果見表1。

本次初步選用10個樣本，每個樣本上、下、左、右4個方向各測試4次，即每幅樣本測試16次，并最終求取10組數(shù)據(jù)的平均值作為最終的特征值，并進行評級。

表1 自動評級系統(tǒng)與人員目光評級對比表

3 結(jié)論

通過自動評級系統(tǒng)與人員目光評級結(jié)果對比，10個樣本中有8幅樣本與人工分級完全一致，即正確的分級率為8/10=80%，其中2個樣本因起毛起球面積比處于分級的界限上，從而產(chǎn)生分級的交織，而與人工分級人員商議，由于人工分級存在主觀性，不具備客觀性，因此相鄰級別的交織在接受的范圍內(nèi)。

自動評級系統(tǒng)能提供客觀的評定級別，分辨率達到0.5級。