一种图像法测定织物理论孔隙率的方法
【专利摘要】本发明涉及一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，特别是涉及一种图像法测定网格状稀疏织物理论孔隙率的方法。本发明利用数字图像处理技术对稀疏织物图像进行分析和处理，得到理论孔隙率指标；本发明利用织物图像的灰度直方图双峰法阈值将灰度图像转换成二值图像，将其对应的二值矩阵中纱线区域的像素设置为1，分别将二值矩阵在经纱方向和纬纱方向投影后分析经纱和纬纱的中心线位置；利用边纱中心位置分析裁剪图像四周区域，使新图像中经纬纱线数量均为整数根，根据二值矩阵投影后波形曲线的分析，获取纱线直径；然后计算经向紧度和纬向紧度，从而得到理论孔隙率指标。本发明实现了客观、准确、快速地计算理论孔隙率指标。
【专利说明】一种图像法测定织物理论孔隙率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，特别是涉及一种图像法测定网格状稀疏织物理论孔隙率的方法。
【背景技术】
[0002]织物理论孔隙率的传统方法是通过测定经纬密和经纬纱直径计算得到，经纬密的测定通常使用照布镜人工目测10厘米内的纱线数量，在纱线计数时，如遇到半根纱线时根据情况取舍为整数。织物中纱线直径的测量一般是将纱线从织物中拆下来，测量单位长度的克重继而换算成纱线直径。或者将纱线在放大仪器中直接测量直径，这种方法麻烦耗时。图像处理方法中江南大学根据频域变换获取网格圈织物水平和竖直方向的信息，再利用频域反变换得到经纱和纬纱的单独图像，提取纱线直径和纱线间距等信息，判断图像中是否存在散边等疵点，但未涉及孔隙率分析。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，特别是涉及一种图像法测定网格状稀疏织物理论孔隙率的方法。
[0004]本发明的一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，采用图像处理方法确定织物经向紧度和纬向紧度，根据公式计算得到织物的总紧度，并计算得到理论孔隙率P1=1-E;其中，
[0005]E=Ej+Ew-0.0I X Ε」X Ew ；
[0006]公式中，E是总紧度，Ej是经向紧度，Ew是纬向紧度；所述采用图像处理方法确定织物的经向紧度和纬向紧度的具体步骤为:
[0007](I)图像采集
[0008]在织物扫描时，在织物层上方加入一层颜色对比强烈的纸板，经纱方向和图像列向平行，纬纱方向和图像行向平行。为了使纱线和孔隙两者对比明显，在织物层上面放入与纱线颜色对比强烈的黑色或者白色纸板。如织物纱线为浅色系列，在织物层上方加入黑色纸板，如织纱线为深色系列，则放入白色纸板。由于扫描后织物图像孔隙部分表现为纸板的颜色，因此，采用颜色对比强烈的纸板可以使图像中纱线区域和孔隙区域表现为不同亮度的两个灰度范围，在对应的灰度直方图上表现为两个灰度分布峰，颜色对比越强烈，这两个灰度分布峰的距离越大，更有利于图像二值化处理。
[0009](2)图像处理
[0010]I)分析织物图像的灰度直方图，由于纱线和孔隙区域分别对应直方图上的两个灰度分布峰，将这两个峰之间的谷底作为阈值，将织物图像转化为二值图像，使纱线区域的像素设置为1，孔隙区域像素设置为0，得到对应的二值矩阵；
[0011]2)分别统计二值矩阵每列和每行的和，由于纱线区域像素为1，且经纱方向和图像的列方向一致，因此，每列之和反映了在该列方向上纱线的像素数量，如该列处于经纱的主体部分，该列之和的数值最大，理论上与图像的行数一致，如该列处于孔隙区域，则每列之和的数值要明显小；同理，处于纬纱主体区域的每行之和最大，理论上与图像的列数一致；
[0012]3)计算平均值，将所述每列之和除以列数得到列向平均值，同理得到行向平均值；
[0013]4)在直角坐标系中，以列数为横坐标，以所统计列向之和为纵坐标，绘制得到列向波形曲线，该波形曲线中的波峰数量反映了经纱数量，波峰位置对应经纱中心位置；以列向平均值为纵坐标，画一条平行于横坐标的直线；
[0014]同理，绘制行向波形曲线和直线；
[0015](3)纱线中心线的获取
[0016]在经纱主体区域，每列之和理论上为最大值，与图像的行数一致，对应于波形曲线的波峰的顶部，但由于多种原因，波峰顶部会出现一些小的波动，因此，将所述直线和波形曲线每个波峰的两个交点之间的中点的列位置，作为经纱的中心线位置。即过该中点绘制一条平行于纵坐标的直线，其与横坐标的交点的数值对应为图像中经纱中心所在的列位置；
[0017]然后在织物图像上，过所述的列位置，绘制平行于列向的直线，即为经纱中心线；
[0018]同理，得到纬纱中心线所在的行位置后在织物图像上绘制纬纱中心线；
[0019](4)边纱裁剪
[0020]织物中经纬纱是有规律的交织在一起，呈现为周期性，因此，分析的织物区域若为整数个循环数，则分析的数据更为准确。因此，在上述已绘制经纱中心线和纬纱中心线的织物图像上，分别找到图像中列向最左侧的经纱中心线和最右侧的经纱中心线，找到图像中行向最上侧的纬纱中心线和最下侧纬纱中心线，将四条中心线围成的矩形之外的区域去除，即将最左侧半根经纱和最右侧半根经纱计为一根完整的经纱，最上侧半根纬纱和最下侧半根纬纱计为一根完整的纬纱，获得新的织物图像和对应的新的二值矩阵；在新的图像中，经纱和纬纱的数量均为整数根；
[0021 ] (5)经纬纱直径的获取
[0022]将经过边纱裁剪后的图像对应的新的二值矩阵，按照步骤(2)中的第2)?4)步在直角坐标中重新绘制波形曲线，在横坐标代表列数的波形曲线中，由于二值矩阵的列向之和对应为二值图像中经纱在每一列列向的像数之和；理论上最大值对应为经纱区域,考虑到经纱直径不匀和可能存在的略微倾斜，取波峰最大值的0.96?0.99倍作为纵坐标值绘制平行于横坐标的直线，与波形曲线每个波峰相交于两点，此两点之间的距离即为经纱直径；
[0023]同理，绘制横坐标代表行数的波形曲线，同样获取的两点之间的距离即为纬纱直径;
[0024](6)经向紧度和纬向紧度的计算
[0025]根据织物经向紧度的定义:经向紧度为经纱直径与两根经纱间的距离之比的百分率，纬向紧度为纬纱直径与两根纬纱间的距离之比的百分率；分别统计新图像中所有经纱直径之和与图像列数之比和纬纱直径之和与图像行数之比；根据公式计算经向紧度和纬向紧度，
【权利要求】
1.一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，其特征是:采用图像处理方法确定织物经向紧度和纬向紧度，根据公式计算得到织物的总紧度，并计算得到理论孔隙率P1=1-E;其中，
E=Ej+Ew_0.0l XEjXEw ； 公式中，E是总紧度，Ej是经向紧度，Ew是纬向紧度；所述采用图像处理方法确定织物的经向紧度和纬向紧度的具体步骤为: (1)图像米集 在织物扫描时，在织物层上方加入一层颜色对比强烈的纸板，同时使织物经纱方向和图像列向平行，纬纱方向和图像行向平行，扫描该层织物得到灰度图像； (2)图像处理 1)获取织物图像的灰度直方图，将直方图双峰之间的谷底作为阈值，将织物灰度图像转化为二值图像，得到对应的二值矩阵； 2)分别统计二值矩阵每列和每行的和； 3)计算平均值，将所述每列的和除以列数得到列向平均值，同理得到行向平均值； 4)在直角坐标系中，以列数为横坐标，以所统计列向之和为纵坐标，绘制得到列向波形曲线； 5)以列向平均值为纵坐标，画一条平行于横坐标的直线； 同理，绘制行向波形曲线和直线； (3)纱线中心线的获取 在直角坐标系中，取所述直线与所述列向波形曲线的每个波峰的两个交点之间的中点，过该位置画一条平行于纵坐标的直线，其与横坐标的交点的数值对应为图像中经纱中心所在的列数，即为经纱中心线的列位置； 然后在织物灰度图像上，过所述的列位置，绘制平行于列向的直线，即为经纱中心线； 同理，得到纬纱中心线所在的行位置后在网格圈织物图像上绘制纬纱中心线； (4)边纱裁剪 在上述已绘制经纱中心线和纬纱中心线的织物图像上，找到位于图像四周边界的四条中心线，将该四条线围成的矩形之外的区域去除，获得新的织物灰度图像和对应的新的二值矩阵，使得新图像中经纱和纬纱数量为整数根； (5)，经纬纱直径的获取 将经过边纱裁剪后的图像对应的新的二值矩阵，按照步骤(2)中的第2)~4)步在直角坐标中重新绘制波形曲线，在横坐标代表列数的波形曲线中，取波峰最大值的0.96~0.99倍作为纵坐标值绘出平行于横坐标的直线，与波形曲线每个波峰相交于两点，此两点之间的距离即为经纱直径； 同理，绘制横坐标代表行数的波形曲线，同样获取两点之间的距离即为纬纱直径； (6)经向紧度和纬向紧度的计算 根据织物经向紧度的定义:经向紧度为经纱直径与两根经纱间的距离之比的百分率，纬向紧度为纬纱直径与两根纬纱间的距离之比的百分率；分别统计新图像中所有经纱直径之和与图像列数之比和纬纱直径之和与图像行数之比；根据公式计算经向紧度和纬向紧度，
2.根据权利要求1所述的一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，其特征在于，所述的织物为网格状织物，两根相邻纱线之间存在一定间隙，E〈0.8。
3.根据权利要求1所述的一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，其特征在于，所述织物为网格圈织物。
4.根据权利要求1所述的一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，其特征在于，所述颜色对比强烈是两种颜色在灰度系中对比明显。
5.根据权利要求1所述的一种图像法测定织物理论孔隙率的方法，其特征在于，所述使织物经纱方向和图像列向平行是指经纱方向和图像列向的夹角角度小于5度。
【文档编号】G01N15/08GK103471974SQ201310401069
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】陈霞, 汪军, 傅婷, 万贤福, 李立轻, 梁翠芳, 朱方亮 申请人:东华大学