數(shù)字圖像處理技術(shù)與紡織測(cè)試分析自動(dòng)化

張鵬 路文佳

南通市纖維檢驗(yàn)所 江蘇南通 226000

近幾十年來(lái)很多與成像相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)始逐漸應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)，當(dāng)前紡織領(lǐng)域也開(kāi)始廣泛應(yīng)用這一技術(shù)。使用該技術(shù)可以測(cè)試紡織材料和產(chǎn)品的性能，分析其結(jié)構(gòu)，并且可以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行模擬控制，應(yīng)用這一處理技術(shù)可以將測(cè)試效率提升，同時(shí)保證分析精準(zhǔn)性以及客觀性。

1 數(shù)字圖像處理技術(shù)

1.1 概念

數(shù)字圖像處理技術(shù)指的是應(yīng)用計(jì)算機(jī)算法或者是程序處理數(shù)字圖像，主要是去除噪音、增強(qiáng)、分割目標(biāo)以及提取特征等，以此獲得想要的圖像和信息技術(shù)。照片就是利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行處理的產(chǎn)物，即為圖像，主要有兩種類(lèi)型，分別為模擬圖像以及數(shù)字圖像。其中模擬圖像指的是亮度和顏色不斷變化的一種圖像，通過(guò)膠片拍攝的照片通常為模擬圖像，這類(lèi)圖像不能夠直接連接計(jì)算機(jī)和進(jìn)行處理；而應(yīng)用工業(yè)CCD或是數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片是數(shù)字圖像，能夠和計(jì)算機(jī)相連同時(shí)進(jìn)行處理。從而在處理圖像時(shí)，首先要進(jìn)行分析判斷，如果是數(shù)字圖像，則可直接處理，如果是模擬圖像，則需轉(zhuǎn)化處理圖像，使其成為計(jì)算機(jī)能夠接受的數(shù)字圖像。該技術(shù)組成有多個(gè)分支技術(shù)，主要包括圖像轉(zhuǎn)化、圖像編碼壓縮、圖像增強(qiáng)復(fù)原、圖像識(shí)別以及圖像描述等，這些分支技術(shù)不是獨(dú)立的，具有一定聯(lián)系，在處理圖像時(shí)，需要結(jié)合多種技術(shù)一同應(yīng)用，才可獲得良好效果，通常處理圖像系統(tǒng)也是由較多圖像處理技術(shù)組成的。

1.2 特征

該技術(shù)在評(píng)價(jià)儲(chǔ)存容量、處理速度、質(zhì)量好壞以及壓縮性質(zhì)上的要求較高，并且具備較好的應(yīng)用型以及綜合性。①處理圖像過(guò)程中，大多是二維圖像，還有一些是三維RGB圖像，但無(wú)論是哪種圖像都蘊(yùn)含較多的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算機(jī)需要較長(zhǎng)處理時(shí)間，從而對(duì)于計(jì)算機(jī)處理速度和存儲(chǔ)容量有較高要求。②數(shù)字圖像有較大壓縮潛力，圖像是由很多像素點(diǎn)組成，并且像素點(diǎn)間相似、灰度相同、臨近像素點(diǎn)類(lèi)似系數(shù)較高等，這會(huì)使圖像數(shù)據(jù)出現(xiàn)冗雜情況，數(shù)字圖像具備的優(yōu)勢(shì)為用少量信息對(duì)同樣圖像進(jìn)行表達(dá)，從而說(shuō)具有較好壓縮性[1]。③處理好數(shù)字圖像后，人的主觀能動(dòng)性容易影響圖像質(zhì)量。目前質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一，在有圖像損壞時(shí)，觀察者用肉眼識(shí)別圖像質(zhì)量，不同的人有不同評(píng)價(jià)方法，也有不同的觀察圖像環(huán)境，將產(chǎn)生不同感知，從而主要是依靠人的感知來(lái)對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。④數(shù)字圖像處理技術(shù)具有較強(qiáng)綜合性以及較廣應(yīng)用范圍，設(shè)計(jì)許多領(lǐng)域以及行業(yè)。例如圖像傳輸緊密聯(lián)系著通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，獲得數(shù)字圖像緊密聯(lián)系電子技術(shù)，處理圖像緊密聯(lián)系數(shù)學(xué)以及物理方面知識(shí)。從而發(fā)展數(shù)字圖像處理技術(shù)時(shí)，也應(yīng)促進(jìn)其他技術(shù)發(fā)展。

2 數(shù)字圖像處理技術(shù)在紡織測(cè)試分析中的應(yīng)用

2.1 分析織物表面特性

在控制紡織品質(zhì)量和貿(mào)易中織物外觀性能是很重要的指標(biāo)，會(huì)對(duì)產(chǎn)品美觀性產(chǎn)生影響。當(dāng)前圖像處理技術(shù)主要應(yīng)用在織物起球、褶皺的等級(jí)以及垂懸性能等方面的評(píng)定，同時(shí)可識(shí)別表面瑕疵，還能夠劃分瑕疵類(lèi)別。

（1）識(shí)別織物表面瑕疵以及其分類(lèi)。織物表面存在瑕疵會(huì)對(duì)其外觀效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，這也是評(píng)定織物等級(jí)的重要指標(biāo)。當(dāng)前很多國(guó)家對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行了研究，通常通過(guò)灰度統(tǒng)計(jì)方法對(duì)圖像特征區(qū)域進(jìn)行提取，也可應(yīng)用形態(tài)學(xué)方法來(lái)提取，并對(duì)提取的特征區(qū)域進(jìn)行分析，通過(guò)識(shí)別模式來(lái)劃分瑕疵類(lèi)別。此外研究瑕疵動(dòng)態(tài)識(shí)別以及分類(lèi)也是熱點(diǎn)內(nèi)容，其研究成果能夠應(yīng)用在驗(yàn)布機(jī)上，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)織物瑕疵，能提升勞動(dòng)效率，實(shí)際價(jià)值較大，當(dāng)前一些成熟產(chǎn)品走向市場(chǎng)，具有不同功能與技術(shù)。

（2）評(píng)估織物表面起球等級(jí)。在上世紀(jì)八十年代后開(kāi)始應(yīng)用圖形處理技術(shù)評(píng)估織物表面起球的等級(jí)，但是因?yàn)榭椢镉休^多種類(lèi)和起球狀態(tài)，圖像處理方法只能在簡(jiǎn)單組織、素色、表面有規(guī)律底紋以及非印花織物的織物中應(yīng)用。此外，也有人應(yīng)用三維激光掃描的方法基于毛球高度特征對(duì)其等級(jí)進(jìn)行分析，雖然有著較廣使用范圍，但分速度比較慢，并且織物表面破損程度以及平整度會(huì)影響毛球特征的提取。

（3）評(píng)定織物褶皺等級(jí)。褶皺強(qiáng)度表征主要指、褶皺強(qiáng)度、尖銳度、輪廓、隨機(jī)分布程度、功率譜密度以及整體外觀等。有的學(xué)者提出可應(yīng)用折皺的陰影面積或是灰度表面積來(lái)評(píng)定這周等級(jí)；還有的學(xué)者提出應(yīng)用折皺側(cè)面積比、標(biāo)準(zhǔn)差以及圖像像素點(diǎn)灰度等指標(biāo)隨起球程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]。

（4）評(píng)定織物懸垂性。應(yīng)用圖像處理技術(shù)對(duì)織物懸垂性進(jìn)行評(píng)定時(shí)，需要將織物樣本懸垂圖像轉(zhuǎn)變成數(shù)字圖像，利用圖像預(yù)處理方法獲得相應(yīng)圖像，結(jié)合主觀及客觀評(píng)定特征獲得懸垂性指標(biāo)。但這一技術(shù)應(yīng)用在該方面還不夠成熟，需要進(jìn)一步研究。

2.2 自動(dòng)分析織物組織結(jié)構(gòu)

紡織領(lǐng)域原本采樣方法不符合當(dāng)前生產(chǎn)多品種、中小批量以及高效率的要求，在出現(xiàn)紡織品CAD和能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的小樣造織后，自動(dòng)分析織物組織結(jié)構(gòu)遇到瓶頸。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在十幾年中不斷進(jìn)行研究，但是因?yàn)榭椢镉袕?fù)雜組織結(jié)構(gòu)、并且會(huì)受到機(jī)械、結(jié)構(gòu)以及后整理等因素影響，將會(huì)產(chǎn)生許多不確定參數(shù)，從而難以形成完善理論。我國(guó)上世紀(jì)90年代后逐漸增加該方面研究，獲得一定成果，可運(yùn)用該技術(shù)對(duì)織物密度以及組織循環(huán)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，但只能是單層簡(jiǎn)單織物，仍需深入研究[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前數(shù)字圖像梳理技術(shù)廣泛應(yīng)用到紡織測(cè)試和分析中，并獲得良好效果，但無(wú)法滿足每一方面的要求，并且會(huì)受到紡織產(chǎn)品特性制約，需制定合理策略來(lái)應(yīng)對(duì)。目前該技術(shù)朝著快速計(jì)算、工廠實(shí)用以及融合智能技術(shù)等方面發(fā)展。對(duì)該技術(shù)不斷研究，有效應(yīng)用到紡織領(lǐng)域，可解放勞動(dòng)力，提升生產(chǎn)效率，促進(jìn)紡織行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。