可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法
【专利摘要】本申请公开了一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法，该系统包括：图像采集装置，与所述图像处理装置相藕接，用于采集毛绒纤维图像，并将该纤维图像发送给所述图像处理装置；图像处理装置，与所述数字信息识别装置相藕接，用于接收所述纤维图像，将所述纤维图像进行放大，并转换为数字信息，然后将该数字信息发送给所述数字信息识别装置；数字信息识别装置，与所述中央控制装置相藕接，用于接收所述数字信息，并对所述数字信息中的纤维信息进行提取和识别，得到数据结果并将该数据结果发送至所述中央控制装置；中央控制装置，用于接收所述数据结果，并建立数学模型，分别计算得出羊毛细度、弯曲度和/或长度。
【专利说明】
可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及畜牧器械技术领域，进一步地，是涉及一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]纤维的细度是动物毛绒最为重要的品质指标之一。动物毛绒所有的性状特征和制成纺织产品的风格性能几乎都与纤维的细度有关，所以在贸易中动物毛绒的价格基本取决于纤维的细度。由于细度对动物毛绒价格影响非常大，因此动物毛绒细度检测就是一项评定动物毛绒价值的重要工作。
[0003]目前，传统的设备只是检测细度，而长度是采用单独的设备去测定，因为羊毛本身带弯曲，是大量散纤维的聚合物，I平方厘米中含有上千根纤维，形态方向各有不同，导致传统方法无法实现细度和长度同时检测。因此在细度与长度两个指标分开检测时，需要花费大量的时间在样品前处理环节，并且浪费水及其他试剂资源，污染环境，耗时长，以及检测效率低。
[0004]因此，如何研发一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法，便成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本申请解决的主要问题是提供一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法，以解决无法实现的测量方便，精密度高，速度快的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明公开了一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统，包括:相连接的图像采集装置、图像处理装置、数字信息识别装置和中央控制装置，其特征在于，
[0007]所述图像采集装置，与所述图像处理装置相藕接，用于采集毛绒纤维图像，并将该纤维图像发送给所述图像处理装置；
[0008]所述图像处理装置，与所述数字信息识别装置相藕接，用于接收所述纤维图像，将所述纤维图像进行放大，并转换为数字信息，然后将该数字信息发送给所述数字信息识别装置；
[0009]所述数字信息识别装置，与所述中央控制装置相藕接，用于接收所述数字信息，并对所述数字信息中的纤维信息进行提取和识别，得到数据结果并将该数据结果发送至所述中央控制装置；
[0010]所述中央控制装置，用于接收所述数据结果，并建立数学模型，分别计算得出羊毛细度、弯曲度和/或长度。
[0011]进一步地，所述图像采集装置为数码拍摄器。
[0012]进一步地，所述图像处理装置，包括:光学显微镜、数字摄像头(XD，其中，
[0013]所述光学显微镜，用于将所述纤维图像进行放大；
[0014]所述数字摄像头CCD，用于将所述纤维图像转换成数字信息。
[0015]进一步地，所述数据结果包括:纤维边缘提取结果和纤维识别结果。
[0016]进一步地，所述中央控制装置为单片机、中央控制器、或计算机。
[0017]本发明的另一目的还在于提供一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0018]步骤I，所述图像采集装置，与所述图像处理装置相藕接，用于采集毛绒纤维图像，并将该纤维图像发送给所述图像处理装置；
[0019]步骤2，所述图像处理装置，与所述数字信息识别装置相藕接，用于接收所述纤维图像，将所述纤维图像进行放大，并转换为数字信息，然后将该数字信息发送给所述数字信息识别装置；
[0020]步骤3，所述数字信息识别装置，与所述中央控制装置相藕接，用于接收所述数字信息，并对所述数字信息中的纤维信息进行提取和识别，得到数据结果并将该数据结果发送至所述中央控制装置；
[0021]步骤4，所述中央控制装置，用于接收所述数据结果，并建立数学模型，分别计算得出羊毛细度和弯曲度。
[0022]进一步地，所述步骤2包括以下步骤:
[0023]步骤2.1，通过光学显微镜将所述纤维图像进行放大；
[0024]步骤2.2，通过数字摄像头C⑶将所述纤维图像转换成数字信息。
[0025]进一步地，所述步骤3包括以下步骤:
[0026]步骤3.1，采用二值化-边缘跟踪法对所述纤维边缘进行提取，得到提取结果，并将所述提取结果进行发送；
[0027]步骤3.2，接收所述提取结果，并采用纤维边缘分离-条件判断法对所述提取结果进行识别，并得到识别结果。
[0028]进一步地，所述步骤4包括以下步骤:
[0029]步骤4.1，采用亚像素定位法确定纤维边缘点位置数据，并根据所述位置数据计算得出纤维细度值；
[0030]步骤4.2，采用连续点检测法对纤维进行连续测定，建立数学模型，得出羊毛弯曲度计算公式，根据该计算公式计算得出羊毛弯曲度值。
[0031]进一步地，所述步骤4还包括以下步骤:根据所述羊毛弯曲度值计算得出羊毛长度值。
[0032]与现有技术相比，本发明所述的一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法，达到了如下效果:
[0033](I)利用数字化信息识别技术得出羊毛细度及弯曲度，在测量毛绒长度的过程中兼顾到了毛绒本身的弯曲，实现了动物毛绒纤维细度、长度的同时检测，并提高了检测精确度。
[0034](2)提供了适应毛绒纤维边缘快速提取和细度测量的方法，简化了对毛绒预处理的要求，提过了对毛绒识别的效率；
[0035](3)具有操作简便，检测自动化程度高，智能化程度高，并且测量方便，精密度高，速度快的特点；
[0036](4)自动化程度高，效率随之而变高，需要的人工也不高，成本降低，使用便利，适用范围广泛；
[0037](5)图像采集设备自动捕获并聚焦于目标纤维，然后采集图像信息，反应迅速，采集的效率高，检测精度高。
[0038](6)无须对待测样品进行繁琐的预处理工作，具有节约资源、降低能耗等特点。
【附图说明】
[0039]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0040]图1是本发明实施例1所述的一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统的结构框图；
[0041]图2是本发明实施例2所述的一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0043]以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。
[0044]实施例1
[0045]本实施例提供一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统，包括:相连接的图像采集装置100、图像处理装置200、数字信息识别装置300和中央控制装置400，其特征在于，
[0046]所述图像采集装置100，与所述图像处理装置200相藕接，用于采集毛绒纤维图像，并将该纤维图像发送给所述图像处理装置200;
[0047]所述图像处理装置200，与所述数字信息识别装置300相藕接，用于接收所述纤维图像，将所述纤维图像进行放大，并转换为数字信息，然后将该数字信息发送给所述数字信息识别装置300;
[0048]所述数字信息识别装置300，与所述中央控制装置400相藕接，用于接收所述数字信息，并对所述数字信息中的纤维信息进行提取和识别，得到数据结果并将该数据结果发送至所述中央控制装置400;
[0049]所述中央控制装置400，用于接收所述数据结果，并建立数学模型，分别计算得出羊毛细度、弯曲度和/或长度。
[0050]优选地，所述图像采集装置100为数码拍摄器。具体地，所述数码拍摄器可以为数码照相机或数码摄像机，其设置有图像采集模块，用于获取毛绒目标物的纤维图像，所述毛绒目标物可以为单根毛绒，多根毛绒，或整束毛丛。
[0051]优选地，所述图像处理装置200，包括:光学显微镜、数字摄像头CCD，其中，所述光学显微镜，用于将所述纤维图像进行放大;所述数字摄像头CCD，用于将所述纤维图像转换成数字信息。
[°°52] 具体地，光学显微镜(Optical Microscope，简写0M)是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜包括载物台、聚光照明系统、物镜，目镜和调焦机构。载物台用于承放被观察的物体。利用调焦旋钮可以驱动调焦机构，使载物台作粗调和微调的升降运动，使被观察物体调焦清晰成像。聚光照明系统由灯源和聚光镜构成，聚光镜的功能是使更多的光能集中到被观察的部位，照明灯的光谱特性必须与显微镜的接收器的工作波段相适应，本实施例中优选白色光源作为灯源，优化成像结果。
[0053](XD英文全称:Charge-coupled Device，可以称为CCD图像传感器，是一种感光半导体芯片，用于捕捉图形，广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。CCD作为一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)，一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CXD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。
[0054]优选地，所述数据结果包括:纤维边缘提取结果和纤维识别结果。
[0055]具体地，所述纤维边缘提取结果采用二值化-边缘跟踪法对所述纤维边缘进行提取，得到提取结果;所述纤维识别结果采用纤维边缘分离-条件判断法对所述提取结果进行识别，并得到纤维识别结果。
[0056]优选地，所述中央控制装置400为单片机、中央控制器、或计算机。所述中央控制装置400分别与所述图像采集装置100、图像处理装置200、数字信息识别装置300相藕接。所述中央控制装置400包括:接收模块、处理模块、发送模块和存储模块。
[0057]在实际应用中，打开快速检测系统，输入用户名及密码，点击校准，用8个标准毛条对仪器进行校准，产生新的回归线y = kx+b，即每次校准后斜率k值都会改变，偏移量b值夜会改变。校准完毕后，点击检测，进入到测试界面，输入样品号，操作人等信息，即可检测，每次检测完后保存。计算机系统程序会通过大量的检测数据建立数据库模型。
[0058]制样:随机选择不同品种的动物毛绒样品，并进行编号，分别取适量完整的毛丛，铺在羊毛夹板中，作为待检测样品。
[0059]将制备好的样品放于光学显微镜下方的载物平台上，所述光学显微镜装有数码拍摄器，通过所述数码拍摄器获取整束毛丛纤维图像，并通过光学显微镜放大纤维图像;采用数字摄像头CCD将纤维图像转换成数字图像;通过计算机读取数字图像，并进行图像处理及测量计算，测量计算包括纤维边缘提取，纤维的识别，纤维细度的计算，其中，所述纤维边缘提取采用二值化-边缘跟踪的算法，所述纤维识别采用纤维边缘分离-条件判断的方法，所述纤维细度计算中采用亚像素定位法确定边缘点位置、从而实现纤维细度的计算。
[0060]通过测量大量样品细度的同时建立数学模型，利用数字化信息识别装置得出羊毛弯曲度计算公式，通过计算机程序对单根纤维进行连续测定及连续点检测算法。工作台x、y方向进给采用以计算机为控制单元、数字摄像头为反馈装置的闭环控制方法;工作台进给到下一位置，重复以上步骤。
[0061 ] 实施例2
[0062]本实施例提供一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0063]步骤I，所述图像采集装置100，与所述图像处理装置200相藕接，用于采集毛绒纤维图像，并将该纤维图像发送给所述图像处理装置200;
[0064]步骤2，所述图像处理装置200，与所述数字信息识别装置300相藕接，用于接收所述纤维图像，将所述纤维图像进行放大，并转换为数字信息，然后将该数字信息发送给所述数字信息识别装置300 ；
[0065]步骤3，所述数字信息识别装置300，与所述中央控制装置400相藕接，用于接收所述数字信息，并对所述数字信息中的纤维信息进行提取和识别，得到数据结果并将该数据结果发送至所述中央控制装置400;
[0066]步骤4，所述中央控制装置400，用于接收所述数据结果，并建立数学模型，分别计算得出羊毛细度和弯曲度。
[0067]优选地，所述步骤2包括以下步骤:
[0068]步骤2.1，通过光学显微镜将所述纤维图像进行放大；
[0069]步骤2.2，通过数字摄像头C⑶将所述纤维图像转换成数字信息。
[0070]优选地，所述步骤3包括以下步骤:
[0071]步骤3.1，采用二值化-边缘跟踪法对所述纤维边缘进行提取，得到提取结果，并将所述提取结果进行发送；
[0072]步骤3.2，接收所述提取结果，并采用纤维边缘分离-条件判断法对所述提取结果进行识别，并得到数据结果。
[0073]优选地，所述步骤4包括以下步骤:
[0074]步骤4.1，采用亚像素定位法确定纤维边缘点位置数据，并根据所述位置数据计算得出纤维细度值；
[0075]步骤4.2，采用连续点检测法对纤维进行连续测定，建立数学模型，得出羊毛弯曲度计算公式，根据该计算公式计算得出羊毛弯曲度值。
[0076]优选地，所述步骤4还包括以下步骤:根据所述羊毛弯曲度值计算得出羊毛长度值。
[0077]实施例3
[0078]本实施例提供一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，包括以下步骤:
[0079]步骤I，将制备好的毛绒样品放在位于装有图像采集模块的光学显微镜下方的载物平台上，获取毛绒样品的纤维图像，并进行发送；
[0080]步骤2，通过数字摄像头CCD将所述纤维图像转换成数字信号，并进行发送；
[0081 ]步骤3，读取所述数字信号，并对其进行纤维边缘提取和纤维识别，并得到数据结果，然后进行发送；
[0082]步骤4，测量大量毛绒样品并得到数据结果，建立数学模型，得出羊毛弯曲度计算公式，通过计算机程序对单根纤维进行连续测定及连续点检测算法，得出检测结果。
[0083]步骤5，根据不同温湿度环境下的回归系数，得到标准大气下纤维的细度值；
[0084]步骤6，根据纤维的细度值和弯曲度值得出纤维长度值。
[0085]与现有技术相比，本发明所述的一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统及方法，达到了如下效果:
[0086](I)利用数字化信息识别技术得出羊毛细度及弯曲度，在测量毛绒长度的过程中兼顾到了毛绒本身的弯曲，实现了动物毛绒纤维细度、长度的同时检测，并提高了检测精确度。
[0087](2)提供了适应毛绒纤维边缘快速提取和细度测量的方法，简化了对毛绒预处理的要求，提过了对毛绒识别的效率；
[0088](3)具有操作简便，检测自动化程度高，智能化程度高，并且测量方便，精密度高，速度快的特点；
[0089](4)自动化程度高，效率随之而变高，需要的人工也不高，成本降低，使用便利，适用范围广泛；
[0090](5)图像采集设备自动捕获并聚焦于目标纤维，然后采集图像信息，反应迅速，采集的效率高，检测精度高。
[0091](6)无须对待测样品进行繁琐的预处理工作，具有节约资源、降低能耗等特点。
[0092]由于方法部分已经对本申请实施例进行了详细描述，这里对实施例中涉及的系统与方法对应部分的展开描述省略，不再赘述。对于系统中具体内容的描述可参考方法实施例的内容，这里不再具体限定。
[0093]上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统，包括:相连接的图像采集装置、图像处理装置、数字信息识别装置和中央控制装置，其特征在于， 所述图像采集装置，与所述图像处理装置相藕接，用于采集毛绒纤维图像，并将该纤维图像发送给所述图像处理装置； 所述图像处理装置，与所述数字信息识别装置相藕接，用于接收所述纤维图像，将所述纤维图像进行放大，并转换为数字信息，然后将该数字信息发送给所述数字信息识别装置； 所述数字信息识别装置，与所述中央控制装置相藕接，用于接收所述数字信息，并对所述数字信息中的纤维信息进行提取和识别，得到数据结果并将该数据结果发送至所述中央控制装置； 所述中央控制装置，用于接收所述数据结果，并建立数学模型，分别计算得出羊毛细度、弯曲度和/或长度。2.根据权利要求1所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统，其特征在于，所述图像采集装置为数码拍摄器。3.根据权利要求1所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统，其特征在于，所述图像处理装置，包括:光学显微镜、数字摄像头CCD，其中， 所述光学显微镜，用于将所述纤维图像进行放大； 所述数字摄像头CCD，用于将所述纤维图像转换成数字信息。4.根据权利要求1所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统，其特征在于，所述数据结果包括:纤维边缘提取结果和纤维识别结果。5.根据权利要求1所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测系统，其特征在于，所述中央控制装置为单片机、中央控制器、或计算机。6.—种可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，所述图像采集装置，与所述图像处理装置相藕接，用于采集毛绒纤维图像，并将该纤维图像发送给所述图像处理装置； 步骤2，所述图像处理装置，与所述数字信息识别装置相藕接，用于接收所述纤维图像，将所述纤维图像进行放大，并转换为数字信息，然后将该数字信息发送给所述数字信息识别装置； 步骤3，所述数字信息识别装置，与所述中央控制装置相藕接，用于接收所述数字信息，并对所述数字信息中的纤维信息进行提取和识别，得到数据结果并将该数据结果发送至所述中央控制装置； 步骤4，所述中央控制装置，用于接收所述数据结果，并建立数学模型，分别计算得出羊毛细度和弯曲度。7.根据权利要求6所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤: 步骤2.1，通过光学显微镜将所述纤维图像进行放大； 步骤2.2，通过数字摄像头CCD将所述纤维图像转换成数字信息。8.根据权利要求6所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤: 步骤3.1，采用二值化-边缘跟踪法对所述纤维边缘进行提取，得到提取结果，并将所述提取结果进行发送； 步骤3.2，接收所述提取结果，并采用纤维边缘分离-条件判断法对所述提取结果进行识别，并得到识别结果。9.根据权利要求6所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤: 步骤4.1，采用亚像素定位法确定纤维边缘点位置数据，并根据所述位置数据计算得出纤维细度值； 步骤4.2，采用连续点检测法对纤维进行连续测定，建立数学模型，得出羊毛弯曲度计算公式，根据该计算公式计算得出羊毛弯曲度值。10.根据权利要求9所述的可同时获取毛绒细度和长度的快速检测方法，其特征在于，所述步骤4还包括以下步骤:根据所述羊毛弯曲度值计算得出羊毛长度值。
【文档编号】G01B11/08GK105890525SQ201610397902
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】郑文新, 高维明, 宫平, 郑天建, 张敏, 吕雪峰, 曹克涛, 张玲, 胡波, 段新华, 高扬, 张蓉银, 帕娜尔
【申请人】新疆畜牧科学院畜牧业质量标准研究所（新疆维吾尔自治区种羊与羊毛羊绒质量安全监督检验中心）