表征起皱材料的方法

表征起皱材料的方法
【专利摘要】揭示了表征起皱材料的表面的构形的方法、用于表征起皱材料的表面构形的装置、用于表征起皱材料的表面构形的计算机系统和类似物。
【专利说明】表征起皱材料的方法
[0001]相关申请案的优先权主张
[0002]本申请案主张2012年I月6日申请的第61/583，829号题为“测量皱纹频率的方法(METHODS OF MEASURING CREPE FREQUENCY) ”的共同待决美国临时申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。本申请案主张2012年I月6日申请的第61/583，814号题为“用于测量皱纹频率的装置和系统(DEVICES AND SYSTEMS FOR MEASURING CREPEFREQUENCY)的共同待决美国临时申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。

【技术领域】
[0003]本发明实施例涉及表征起皱材料的表面构形。

【背景技术】
[0004]在薄纱生产中考虑的操作之一是在杨克(Yankee)圆筒处的起皱。将薄纱片附着到杨克圆筒且随后通过刀片从表面脱离。因此在网上产生皱条。起皱过程和皱条可对例如软度和生产率等薄纱质量性质具有显著影响。
[0005]本文对已知方法的某些优点和缺点的描述既定不限制本发明的范围。实际上，本发明实施例可包含上文描述的特征中的一些或全部而不存在相同的缺点。


【发明内容】

[0006]鉴于上述内容，一或多个实施例包含表征起皱材料的表面的构形的方法、用于表征起皱材料的表面的构形的装置、用于表征起皱材料的表面的构形的计算机系统和类似物。
[0007]至少一个实施例提供一种表征起皱材料的表面的构形的方法，其包括:将光引导到起皱材料的第一表面上；获得所述起皱材料的所述第一表面的相同部分的至少两个图像，每一图像俘获从不同方向照射的所述第一表面；从所述图像至少两个表面法向量靠近，所述至少两个表面法向量分别对应于所述起皱材料的所述第一表面的至少两个部分；将所述至少两个表面法向量转换为梯度图像数据；以及分析所述梯度图像数据以表征所述起皱材料的所述第一表面的所述构形。
[0008]至少一个实施例提供一种方法，其包括:由计算装置将光引导到起皱材料的第一表面上；获得所述起皱材料的所述第一表面的相同部分的至少两个图像，每一图像是从不同方向照射；由所述计算装置从所述至少两个图像至少两个表面法向量靠近，所述至少两个表面法向量分别对应于所述起皱材料的所述第一表面的至少两个部分；由所述计算装置将所述表面法向量转换为加工方向梯度图像数据；以及由所述计算装置分析所述梯度图像数据以表征所述起皱材料的所述第一表面的构形。
[0009]至少一个实施例提供一种方法，其包括:至少一个计算装置；以及在所述至少一个计算装置中可执行的方法应用程序，所述方法应用程序包括:将光引导到起皱材料的第一表面上的逻辑；获得所述起皱材料的相同部分的至少两个图像的逻辑，每一图像是从不同方向照射；从所述至少两个图像至少两个表面法向量靠近的逻辑，所述至少两个表面法向量分别对应于所述起皱材料的所述第一表面的至少两个部分；将所述表面法向量转换为加工方向梯度图像数据的逻辑；以及分析所述梯度图像数据以表征所述起皱材料的所述第一表面的构形的逻辑。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]参考附图可更好地理解本发明的许多方面。图中的组件不一定是按比例的，而是强调清楚地说明本发明的原理。而且，在图中，在全部几幅图中相同参考标号指定对应部分。
[0011]图1说明薄纱片在起皱之后的图像。
[0012]图2说明成像系统的示范性实施例的示意图。
[0013]图3A说明两个维度中的正弦波的实例，而图3B说明图3A中的图像的傅立叶谱。
[0014]图4A说明从薄纱片的图像计算的韦尔奇谱，而图4B说明展示已移除标记点的韦尔奇谱。
[0015]图5A说明经变换到极坐标的功率谱，而图5B说明基于图5A的一维概率分布的曲线图。
[0016]图6A说明来自300mm处的CD位置的图像，且图6B说明来自2700mm处的CD的图像。
[0017]图7说明从洗浴薄纱测得的皱纹频率分布的曲线图。
[0018]图8是包含计算机装置的测量系统的示意图。
[0019]图9是测量材料中的构形的实例的流程图。

【具体实施方式】
[0020]在详细描述本发明的实施例之前，应了解，除非另外指示，否则本发明不限于特定材料、反应剂、反应材料、制造工艺或类似物，因为这些可变化。还应了解，本文使用的术语是仅用于描述特定实施例的目的，且既定不是限制性的。在本发明中还可能的是，可在逻辑上可能的情况下以不同顺序执行步骤。
[0021]在提供值范围的情况下，应了解，每一介入值、达下限的单位的十分之一(除非上下文另外清楚规定)、所述范围的上限与下限之间、和所陈述范围中的任何其它所陈述或介入值，均涵盖于本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包含于较小范围中且也涵盖于本发明内，经受所陈述范围中的任何具体排除的限制。在所陈述范围包含所述限制中的一者或两者的情况下，排除那些所包含限制中的任一者或两者的范围也包含于本发明中。
[0022]除非另外界定，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的意义相同的意义。虽然在本发明的实践或测试中也可使用与本文描述相似或等效的任何方法和材料，但现在描述优选的方法和材料。
[0023]在本说明书中引用的所有公开案和专利在此以引用方式并入，如同每一个别公开案或专利特定且个别地经指示以引用方式并入，且以引用方式并入本文以揭示和描述公开案的引用所结合的方法和/或材料。任何公开案的引用是针对其在申请日之前的揭示内容，且不应解释为承认本发明无资格借助先前揭示内容先于此公开案。此外，所提供公开案的日期可不同于可能需要独立确认的实际
【公开日】。
[0024]如所属领域的技术人员在阅读本发明后将了解，本文描述和图解说明的个别实施例中的每一者具有离散组件和特征，其可容易与其它若干实施例中的任一者的特征分离或组合而不脱离本发明的范围或精神。任何陈述的方法均可以所陈述事件的次序实行或以逻辑上可能的任何其它次序实行。
[0025]除非另外指示，否则本发明的实施例将采用在所属领域内的化学、合成有机化学、纸化学和类似物的技术。在文献中完全阐释了这些技术。
[0026]陈述实例以便为所属领域的技术人员提供对如何执行方法且使用本文揭示和主张的组合物和化合物的完整揭示和描述。已做出努力确保相对于数字(例如，量、温度等等)的准确性，但应考虑一些误差和偏差。除非另外指示，否则部分是按重量的部分，温度是以。C为单位，且压力处于或接近于大气压。标准温度和压力界定为20°C和I个大气压。
[0027]必须注意，如说明书和所附权利要求书中使用，单数形式“一”、“一个”和“所述”包含复数个参考物，除非上下文另外清楚规定。因此，举例来说，对“一个支撑件”的参考包含多个支撑件。在此说明书中和在所附权利要求书中，将参考若干术语和短语，其应界定为具有以下意义，除非相反意图显而易见。
[0028]定义
[0029]如本文使用，术语“材料”可指代纸或纸产品。
[0030]如本文使用，术语“纸”或“纸产品”(这两个术语可互换使用)应理解为包含含有纸纤维的片材料，且也可含有其它材料。合适的纸纤维包含天然和合成纤维，例如纤维素纤维、在造纸中使用的所有品种的木纤维、例如棉花纤维等其它植物纤维、从再循环纸得到的纤维，以及合成纤维，例如人造纤维、尼龙、玻璃纤维或聚烯烃纤维。纸产品可仅由天然纤维、仅由合成纤维或由天然纤维和合成纤维的混合物构成。举例来说，在纸产品的准备中，纸幅或纸材料可用例如尼龙或玻璃纤维等合成纤维加强。如本文使用，术语“纸幅”和“幅”应理解为包含含有纸纤维的成形和被成形纸片材料、纸和纸材料。
[0031]纸可包含(但不限于)书写纸和打印纸(例如，未涂覆机械纸、总涂覆纸、经涂覆无纤维纸、经涂覆机械纸、未经涂覆无纤维纸和类似物)、工业纸、所有品种的薄纱纸、纸板、硬纸板、包装纸(例如，未经漂白牛皮纸、经漂白牛皮纸)、包裹纸、纸粘合带、纸袋、纸布、毛巾料、壁纸、地毯背衬、纸滤器、纸垫、装饰性纸、可处置的亚麻和服装和类似物。
[0032]纸可包含薄纱纸产品。薄纱纸产品包含卫生薄纱纸、家用薄纱纸、工业薄纱纸、擦面薄纱纸、化妆薄纱纸、软薄纱纸、吸附薄纱纸、治疗薄纱纸、卫生纸、纸巾、餐巾纸、纸布、纸亚麻和类似物。
[0033]薄纱纸可为带式压制薄纱纸、图案密化薄纱纸或高膨无压缩薄纱纸。薄纱纸可表征为:起皱或未起皱；具有同质或多层构造；分层或未分层(掺合)；和/或单层、双层或者三层或三层以上。薄纱纸可包含软纸和吸附纸薄纱产品，例如消费型薄纱产品。
[0034]纸可指代纸产品，例如干纸板、高级纸、毛巾纸、薄纱和新闻纸产品。干纸板应用包含衬料、波纹介质、漂白和未经漂白干纸板。
[0035]纸可包含纸板箱、盒纸板和特殊板/纸。纸可包含盒板、折叠盒板、未经漂白牛皮纸板、再循环板、食品包装板、白浆衬里粗纸板、实心漂白板、实心未经漂白板、液体纸板、挂面纸板、波纹纸板、芯板、壁纸基、石膏板、书装订板、木浆板、装袋板、经涂覆板和类似物。
[0036]过论
[0037]本文描述的各种示范性实施例包含表征材料的构形(例如，表面的三维轮廓)的方法、有用于表征材料的构形的装置、有用于表征材料的构形的计算机系统和类似物。在一实施例中，材料的表面的构形可沿着材料的长度或宽度为规则或不规则的。
[0038]示范性材料是已起皱的材料(例如,起皱薄纱纸)。举例来说，在一些市售洗浴薄纱纸中，薄纱制造工艺中的关键操作是起皱机制。大体来说，在典型的起皱工艺中，将连续的纸幅附着到大的受热旋转鼓(杨克圆筒)上。所述鼓通过加热和从纸幅蒸发水而使纸幅干燥。用刀片从圆筒刮下经干燥的纸幅。因此在纸幅中产生皱纹折叠，从而沿着纸幅的加工方向形成不规则周期性波形，其中皱纹折叠大体上在纸幅的横向方向上延伸。起皱材料的几何形状不一定均匀，在材料的横向方向和加工方向两者上变化。本文描述的各种方法、装置和系统可用以表征与起皱相关联的表面构形。
[0039]不范性起皱材料是具有第一表面和相对第二表面且大体上在第一方向和第二方向上延伸的片材料，所述第一方向大体上平行于将皱纹引入到材料中的工艺的加工方向(MD)，所述第二方向大体上垂直于将皱纹引入到材料中的工艺的MD。示范性起皱材料具有多个“皱纹折叠”或“皱条”，其具有大体上在材料的第二方向(大体上垂直于工艺的MD)上延伸的长度。起皱材料的表面可尤其由皱条长度(例如，沿着材料的第二方向的皱纹的长度)、皱条宽度(例如，沿着材料的第一方向的皱纹的宽度)、皱条高度(例如，在正交于材料的表面的z方向上的高度)和皱纹频率(例如，沿着材料的第一方向测量的特定长度(例如，mm比例)上的皱条的数目)。
[0040]在示范性实施例中，起皱材料的表面的构形可使用以成像系统俘获的图像来表征。在不范性实施例中，材料的第一表面可暴露于一或多个光源，所述光源从相对于材料的两个或两个以上不同方向指向材料的第一表面。可使用成像系统俘获表面的两个或两个以上图像，每一图像是在表面由光源中的一者照射时俘获。在每一图像中，光产生帮助界定表面的构形的亮区和阴影。可变换(例如，变换到二维谱(例如，韦尔奇(Welch)谱))、平滑和分析来自图像的数据以提供可用以表征皱纹的数据集。举例来说，可从数据估计材料的皱纹频率。
[0041]参见图2，在示范性实施例中，成像系统200可包含相机系统210和照明系统220。成像系统200可经配置以俘获起皱材料230的一或多个图像，所述起皱材料大体上在第一方向234和第二方向236上延伸且带有具有三维起皱表面配置的第一表面232。相机系统210可包含相机212，所述相机可相对于起皱材料230的表面232以相对固定配置安装。相机212可指向起皱材料230的第一表面232，使得其可在照明系统220照射起皱材料230时获得起皱材料230的一或多个图像。在一实施例中，相机212可为数码相机。在一实施例中，相机212可安置为距材料大约1cm到大约50cm。在一实施例中，相机212的视窗和角度是恒定的，在连续图像之间不变。在一实施例中，相机俘获的图像可具有矩形形状。在一实施例中，图像可包括多个像素，例如像素阵列。
[0042]在示范性实施例中，照明系统220可包含一或多个光源222。每一光源222经定向以从不同方向照射起皱材料230的第一表面232。举例来说，每一光源222的定向可至少部分地由相对于起皱材料的第一方向234和第二方向236的第一角定向以及相对于起皱材料230的表面232的第二(倾斜或歪斜)角定向242来界定。在示范性实施例中，光源222中的每一者的第一角定向和第二角定向242可为任何角度以提供起皱材料230上的必要或所要的照射效果。举例来说，在示范性实施例中，光源222的第一角定向可为从起皱材料230的第一方向234为O度到大约180度。在示范性实施例中，光源222的第一角定向可为从起皱材料230的第二方向236为大约O度到大约180度。在示范性实施例中，光源222的第二角定向242可相对于起皱材料230的第一表面232为大约15度到大约85度。在一实施例中，照明系统220可包含两个、三个、四个或更多个光源222，其各自具有不同定向。在一实施例中，可使用单个光源222且可将其移动到各种位置以从不同定向照射起皱材料230的第一表面232。在一实施例中，提供至少两个灯222，每一灯222指向起皱材料230的第一表面232，每一灯222安置于起皱材料230的相反侧上且以一角度(例如，相对于起皱材料230的表面232大约15度到85度或更高的斜角)指向起皱材料230。在一实施例中，第一灯222可与起皱材料230的第一方向234成近似45度定位，且第二灯可大体上正交于第一灯而定位。在一实施例中，照明系统220可包含照明系统220，其可在特定时间调整(例如，接通和断开，以及调整强度)光源222。在一实施例中，一或多个光源222可与起皱材料230的第一表面232相聚大约1cm到50cm。在一实施例中，一或多个光源222可为任何合适的照明源，包含例如发光二极管(LED)，例如白色LED。在示范性实施例中，照明系统220包括四个LED，位于薄纱样本的四个角处。
[0043]在示范性实施例中，计算装置(例如，图8)可与成像系统200通信。举例来说，计算装置10可控制照明系统220的各种方面和/或相机系统210的各种方面。举例来说，计算装置10可控制何时照射光源222和/或何时相机系统210俘获数字图像的定时。在一些实施例中，计算装置10可经配置以从照明系统220接收信息。在一些实施例中，计算装置10可经配置以从相机系统210接收信息。
[0044]在一实施例中，用于表征起皱材料的表面的构形的方法包含从两个或两个以上方向将光引导到材料的第一表面上。在来自特定方向的光照射起皱材料时，成像系统俘获材料的第一表面的图像。在示范性实施例中，成像系统经配置以使得其俘获起皱材料的表面的相同部分的连续图像(且从同一方向)，同时从不同照明视角照射所述表面。取决于光源的定向，不同照明视角中的每一者产生材料的起皱表面的不同区域上的亮区和阴影。材料的第一表面的同一部分的两个或两个以上图像(各自从不同方向照射)的测得光强度可提供关于材料的表面的信息。使用在图像中俘获的信息，每一像素或像素群组可被指派一或多个数据值，包含例如灰度级值、表面法向量和/或梯度值。此数据可提供足够信息来确定例如起皱材料的对应于图像的每一部分(例如，像素)的表面定向。举例来说，在两个或两个以上覆盖像素中俘获的反射光可用以针对起皱材料的对应于所述像素的任一部分靠近表面法向量。术语“表面法向量”指代在特定表面位置垂直于起皱材料的第一表面的切线平面的向量。使用表面法向量，可表征起皱材料的表面中的构形。举例来说，对应于材料的图像或连续图像的系列可转换为一或多个像素阵列。每一像素可被指派表面法向量。表面法向量阵列可帮助表征表面的轮廓，例如可识别和表征表面隆起或起皱的位置。
[0045]在示范性实施例中，表面法向量可转换或相关于梯度图像数据。举例来说，在一实施例中，当在给定方向上比较时，每一像素的梯度图像数据测量原始图像中所述位置的表面法向量的值的改变。在一实施例中，表面法向量包含X分量(MD)、y分量(CD)和Z分量。MD梯度图像可通过针对每一像素将X(MD)分量除以z分量来计算。
[0046]可分析梯度图像数据以表征起皱材料的构形。在一实施例中，可从梯度图像数据计算二维傅立叶变换。在一实施例中，二维傅立叶变换可将空间梯度图像数据转换到频率空间中。f (X)的傅立叶变换表不为F(k)且其描述_■维正弦波的每一频率和定向的振幅和相位，使得在求和时其产生f (X)。换句话说，变换将一系列正弦波指派于梯度图像数据，使得正弦波的振幅的总和对应于原始梯度图像中的个别像素的灰度级值。
[0047]二维傅立叶谱可展示来自图像的每一频率的方差和定向。起皱近似为波长局部变化的波形。因此，可选择针对从图像发现的周期性波的波长为可靠的功率谱以进一步分析傅立叶谱。
[0048]在示范性实施例中，可从二维傅立叶变换计算二维功率谱。在一实施例中，可通过计算正弦波函数的平方振幅的总和来计算二维功率谱，其中振幅的值表示“功率”。
[0049]具体来说，对于给定材料，起皱结构不一定具有均匀结构(例如，定向、波长等等)。另外，皱纹折叠的长度可相对小且变化。这些现象可降低从功率谱的波长估计的准确性，其中高方差标记点在kMD和kCD方向上加宽。规则标记点可在功率谱中产生较高强度点。术语“标记点”指代原始与经平滑像素值之间的差最大的区域。
[0050]起皱不一定在材料中形成完全正弦波，因此通过起皱未形成规则标记点图案。因此,可从功率谱移除标记点以找到材料的“真实”皱纹频率。
[0051]在一实施例中，可平滑二维功率谱以产生经平滑二维功率谱。平滑可用以移除在薄纱纸机器中使用的设备引起的不希望的谱峰(例如，例如标记点等噪声)。
[0052]在示范性实施例中，通过获得二维经滤波功率谱(例如，二维中值滤波功率谱)可实现平滑。二维滤波包含用在二维平面上邻近的点的值中的值(例如，中值)代替每一点。在一实施例中，滤波器可为非线性平滑方法，其中当前点在图像中由其邻域中的值的中值代替。随后针对谱中的每一点确定初始功率谱与经滤波功率谱的比率。因此，在谱中噪声的强度高于其它变化。可使用峰值不会超过的阈值水平来识别标记点。在一实施例中，阈值水平可基于所使用的材料、皱纹的尺寸和类似物。通过在噪声的峰的最大值周围拟合二阶二维多项式(例如，或其它适当拟合机制)可估计对应于噪声的谱峰的确切位置。标记点周围的值可用从其邻域中的功率谱的值确定(例如，通过平均值、中值或众数确定)的值代替。在一实施例中，术语“邻域”指代邻近于给定点的一或多个点。因此，可平滑功率谱以移除例如来自标记点的噪声。
[0053]在示范性实施例中，可用韦尔奇方法(但也可使用其它方法)计算和平滑功率谱，所述方法通过将谱计算为若干可能重叠的样本上的平均值来减少测量噪声的影响。在一实施例中，在韦尔奇谱的计算之前每一傅立叶变换可用韦尔奇窗加窗，其中加窗减少由有限样本傅立叶变换引起的谱旁瓣。
[0054]在一实施例中，一旦功率谱经平滑，便可通过将经平滑二维功率谱变换到极坐标系以形成极坐标系经平滑功率谱来估计一维概率分布。在极坐标系中，元素(x，y)表示为从原点的角度Φ和距离k的配对。可使用以下公式执行变换:k= (x~2+y~2ri/2且Φ =arctan (y/x)。
[0055]在一实施例中，对于功率谱向极坐标系的变换，方差量可保持恒定。然而，极坐标与笛卡尔坐标系相比不均匀地间隔，且来自笛卡尔坐标系的功率谱的强度值无法直接使用。因此，从原始功率谱内插极坐标系中的强度值。最终，通过将来自功率谱的在大约-45与+45度的角度之间的方差一起求和来计算一维皱纹频率分布。
[0056]在一实施例中，可通过确定一维概率分布的度量(例如，平均值、众数或中值)来估计材料的皱纹频率。在一实施例中，从皱纹频率分布计算的中值是针对材料的皱纹频率的估计。在一实施例中，可在每英寸O到254个皱条的范围内从一维概率分布估计材料的皱纹频率。
[0057]因此，本发明的示范性实施例可使用对起皱材料的表面的构形获取的图像来确定起皱材料的特性(例如，皱纹频率)。
[0058]参见图8，在一实施例中，成像系统200可与计算机装置10通信。特定来说，相机系统210和照明系统220可与计算机装置10通信。
[0059]在示范性实施例中，分析材料中的构形的方法的一或多个方面可使用如本文描述的软件和/或硬件实施。
[0060]参见图8，展示根据本发明的各种实施例的计算装置10的示意性框图。计算装置10包含至少一个处理器电路，例如具有处理器13和存储器16，这两者耦合到局部接口 19。为此，计算装置10可包括例如至少一个服务器计算机或类似装置。局部接口 19可包括例如具有伴随的地址/控制总线或可了解的其它总线结构的数据总线。
[0061]存储在存储器16中的是由处理器13可执行的数据和若干组件。特定来说，存储在存储器16中且处理器13可执行的是方法应用程序15和/或其它应用程序。还存储在存储器16中的是数据存储装置12和其它数据。另外，操作系统可存储在存储器16中且由处理器13可执行。
[0062]应了解，可存在可了解的存储于存储器16中且处理器13可执行的其它应用程序。在本文论述的任何组件是以软件的形式实施的情况下，可采用若干编程语言中的任一者，例如 C、C++、C#、Objective C、Java'8'、JavaScript'8'、Perl、PHP、Visual Basic8'、Python?>
Ruby、DelphiR、Flash"、MATLAB,或其它编程语言。
[0063]若干软件组件可存储在存储器16中且由处理器13可执行。在此方面中，术语“可执行”意味着呈可最终由处理器13运行的形式的程序文件。可执行程序的实例可为例如:经编译程序，其可以可加载到存储器16的随机存取部分中且由处理器13运行的格式翻译为机器码；源代码，其可以能够加载到存储器16的随机存取部分中且由处理器13执行的例如目标代码等适当格式表达；或源代码，其可由另一可执行程序解译以产生存储器16的随机存取部分中将由处理器13执行的指令，等等。可执行程序可存储在存储器16的任一部分或组件中，包含例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬驱动器、固态驱动器、USB快闪驱动器、存储器卡、例如压缩光盘(CD)或数字多功能光盘(DVD)等光盘、软磁盘、磁带或其它存储器组件。
[0064]存储器16在本文界定为包含易失性和非易失性存储器以及数据存储组件。易失性组件是在失去电力后不保持数据值的组件。非易失性组件是在失去电力后保持数据的组件。因此，存储器16可包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、固态驱动器、USB快闪驱动器、经由存储器卡读取器存取的存储器卡、经由相关联软磁盘驱动器存取的软磁盘、经由光盘驱动器存取的光盘、经由适当带驱动器存取的磁带，和/或其它存储器组件，或这些存储器组件中的任何两个或两个以上的组合。另外，RAM可包括例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或磁性随机存取存储器(MRAM)和其它此类装置。ROM可包括例如可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或其它类似存储器装置。
[0065]而且，处理器13可表示多个处理器13，且存储器16可表示多个存储器16，其分别操作并行处理电路。在此情况下，局部接口 19可为促进多个处理器13中的任两者之间、任一处理器13与存储器16中的任一者之间或存储器16中的任两者之间等等的通信的适当网络。局部接口 19可包括经设计以协调此通信的额外系统，包含例如执行负载平衡。处理器13可为电的或某种其它可用构造。
[0066]虽然本文描述的方法应用程序15和其它各种系统可以如上论述由通用硬件执行的软件或代码体现，但作为替代例，其也可以专用硬件或软件/通用硬件和专用硬件的组合体现。如果以专用硬件体现，那么各自可实施为采用若干技术中的任一者或组合的电路或状态机。这些技术可包含但不限于具有用于在施加一或多个数据信号后即刻实施各种逻辑功能的逻辑门的离散逻辑电路，具有适当逻辑门的专用集成电路，或其它组件等等。此些技术是所属领域的技术人员通常众所周知的，且因此此处不详细描述。
[0067]参见图9，在示范性实施例中，方法应用程序15可用于表征起皱材料的表面的构形。大体上，方法应用程序15对应于如本文所述的表征起皱材料的表面的构形的示范性方法中的任一者。在示范性实施例中，方法应用程序15的步骤32包含将光指向起皱材料的表面。方法应用程序15可产生传送到成像系统200的关于照明步骤的各种方面的指令。举例来说，方法应用程序15可为装置中的照明源中的每一者提供关于照明的强度或定时的指令。方法应用程序15也可包含获得起皱材料的表面的两个或两个以上连续图像的步骤34。方法应用程序15可产生传送到成像系统200的关于成像步骤的各种方面的指令。举例来说，方法应用程序15可将关于俘获图像的定时的指令(例如，与照明指令协调)提供到成像系统200。方法应用程序15还将接收由成像系统200俘获的两个或两个以上图像。方法应用程序15进一步包含从所接收图像俘获和/或近似数据的步骤36。举例来说，每一图像可包含像素阵列，每一像素提供关于图像的信息，例如反射光的测量。方法应用程序15可俘获所接收信息和/或基于所接收信息计算额外数据。举例来说，方法应用程序15可基于来自两个连续图像的反射光数据近似像素的表面法向量。方法应用程序15可为每一像素指派一或多个数据点。方法应用程序15进一步包含转换来自步骤36的数据的步骤38。举例来说，来自步骤36的数据可转换为梯度图像数据。方法应用程序15进一步包含分析步骤38中产生的数据以表征起皱材料的表面的步骤42。举例来说，可分析图像的梯度图像数据以确定材料的皱纹频率。本文更详细描述这些特征中的每一者，具体是关于分析起皱材料的构形的论述。
[0068]虽然图9的流程图展示特定执行次序，但应了解，可能将任何数目的计数器、状态变量或消息添加到本文描述的逻辑流程，以用于增强的实用性、核算、性能测量或提供问题解决辅助等等。应了解，所有此些变化均在本发明的范围内。
[0069]而且，包括软件或代码的本文描述的任何逻辑或应用程序(包含方法应用程序15和/或应用程序)可以任何非暂时性计算机可读媒体体现，以供指令执行系统使用或结合指令执行系统使用，所述系统例如计算机系统或其它系统中的处理器13。在此意义上，逻辑可包括例如包含指令和宣告的语句，其可从计算机可读媒体获取且由指令执行系统执行。在本发明的上下文中，“计算机可读媒体”可为可含有、存储或维持用于由指令执行系统使用或结合指令执行系统使用的本文所述的逻辑或应用程序的任何媒体。计算机可读媒体可包括许多物理媒体中的任一者，例如磁性、光学或半导体媒体。合适计算机可读媒体的较特定实例将包含但不限于磁带、软磁盘、磁性硬驱动器、存储器卡、固态驱动器、USB快闪驱动器或光盘。而且，计算机可读媒体可为随机存取存储器(RAM)，其包含例如静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)或磁性随机存取存储器(MRAM)。另外，计算机可读媒体可为只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或其它类型的存储器装置。
[0070]SM
[0071]描述实施例后,大体上,实例描述一些额外实施例。虽然结合实例和对应文字和附图描述实施例，但并不有意将本发明的实施例限于这些描述。相反，意图是涵盖示范性实施例的精神和范围内包含的所有替代例、修改和等效物。
[0072]实例1:
[0073]在此实例中，从在具有4500mm宽度(⑶)的薄纱机上制造的洗浴级薄纱幅取得三个样本条带。从同一幅切割样本且MD中的样本间隔近似为10米。每一样本的平均基重量是15g/m2。在幅上切割每一样本，其中每一样本包含一个横切条带。以成像装置离线测量每一样本。在CD中均匀地对准离线分布以最大化相关。
[0074]图像测量:
[0075]以俘获光反射图像的成像系统对每一横切条带进行成像。成像装置包含固定数码相机和成55度斜角的四个光源(发光二极管(LED))。在样本的CD宽度上收集每一洗浴薄纱样本的图像，每一图像俘获CD中的样本的300_宽部分。对幅的每一部分成像四次,每次由四个光源中的一者照射。图像的分辨率在⑶和MD两者中是0.0lmm/像素，且图像传感器的大小是5202x3464像素(MD x⑶)。因此，单个图像的大小是52mm x35mm。以成像装置从薄纱片样本中的一者俘获的图像的实例在图1中展示。
[0076]从图像估计皱纹频率:
[0077]从每一薄纱样本材料的数字图像产生二维功率谱。从样本的数字图像的二维功率谱计算皱纹频率。以韦尔奇方法计算谱[海耶斯^M(HayesM), “统计数字信号处理和建模(Statistical Digital Signal Processing and Modeling) ”,约翰威立国际出版公司(John Wiley&Sons)，美国，1996，以全文引用方式并入本文]。在韦尔奇谱的计算之前傅立叶变换用韦尔奇窗加窗，其中加窗减少由有限样本傅立叶变换引起的谱旁瓣。
[0078]图3B说明从具有Imm的波长的正弦波(图3A)计算的二维傅立叶谱。傅立叶谱中的亮点描述图像中的最常见(最高方差)波长的频率。傅立叶谱相对于原点对称，因此，将正弦波的波长描述为两个亮点。
[0079]图4A说明从薄纱片的图像计算的韦尔奇谱，而图4B说明已移除标记点的韦尔奇谱。确定来自韦尔奇谱的点的位置以使得可移除标记点，如图4B所示。
[0080]通过将功率谱变换到极坐标系获得薄纱样本的皱纹频率。图5A说明变换到极坐标的功率谱。仅展示-90与+90之间的角度。通过将来自一间隔(例如，大约-45到45度)的方差求和来计算一维皱纹频率分布(图5B)。虚线垂直线展示从一维皱纹频率分布计算的中值。
[0081]图7中展示来自每一洗浴薄纱样本的所得皱纹频率分布，展示从幅的一侧到另一侧的频率变化。在这些样本中，皱纹折叠频率(每mm皱纹折叠的数目)在2.9与3.3之间变化。图6A中展示对应于300mm的CD位置的洗浴薄纱样本2的示范性图像，且图6B中从2700mm的⑶位置展示。
[0082]应注意，比率、浓度、量和其它数字数据在此可以范围格式表达。应了解，此范围格式用于方便和简明，且因此应以灵活方式解译以不仅包含明确陈述为范围限制的数字值，而且包含所述范围内涵盖的所有个别数字值或子范围，如同每一数字值和子范围明确陈述那样。为了说明，“大约0.1%到大约5%”的浓度范围应解释为不仅包含大约0.1重量％到大约5重量％的明确陈述浓度，而且包含所指示范围内的个别浓度(例如，和4% )和子范围(例如，0.5%、1.1%、2.2%、3.3%和4.4%)。在一实施例中，术语“大约”可包含根据数字值的有效数字的传统舍入。另外，短语“大约‘X’到‘y’”包含“大约‘X’到大约?”。
[0083]应强调，上述实施例仅是实施方案的可能实例，且仅陈述以用于清楚理解本发明的原理。在大体上不脱离本发明的精神和原理的情况下可对上述本发明的实施例做出许多变化和修改。所有此些修改和变化既定在此包含在本发明的范围内且由所附权利要求书保护。
【权利要求】
1.一种表征起皱材料的表面的构形的方法，其包括: 将光引导到起皱材料的第一表面上； 获得所述起皱材料的所述第一表面的相同部分的至少两个图像，每一图像俘获从不同方向照射的所述第一表面； 从所述图像至少两个表面法向量靠近，所述至少两个表面法向量分别对应于所述起皱材料的所述第一表面的至少两个部分； 将所述至少两个表面法向量转换为梯度图像数据；以及 分析所述梯度图像数据以表征所述起皱材料的所述第一表面的所述构形。
2.根据权利要求1所述的方法，其中分析包括: 从所述梯度图像数据计算二维傅立叶变换；以及 从所述二维傅立叶变换计算二维功率谱。
3.根据权利要求2所述的方法，其中计算二维功率谱包括:平滑所述二维功率谱。
4.根据权利要求3所述的方法，其中平滑所述二维功率谱包含: 获得二维经滤波功率谱； 针对所述谱中的每一点确定初始功率谱与所述经滤波功率谱的比率； 将所述谱中的每一点与阈值进行比较，其中高于所述阈值的点是标记点； 通过围绕最大峰值拟合二阶二维多项式来估计谱峰的位置，其中所述谱峰中的至少一者对应于所述标记点；以及 用所述标记点的邻域中功率谱的值代替所述标记点周围的值。
5.根据权利要求3所述的方法，其中平滑所述二维功率谱包含: 获得二维中值滤波功率谱； 针对所述谱中的每一点确定初始功率谱与所述中值滤波功率谱的比率； 将所述谱中的每一点与阈值进行比较，其中高于所述阈值的点是标记点； 通过围绕最大峰值拟合二阶二维多项式来估计谱峰的位置，其中所述谱峰中的至少一者对应于所述标记点；以及 用所述标记点的邻域中功率谱的值代替所述标记点周围的值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中分析包括 将所述经平滑二维功率谱变换到极坐标系，从而产生极坐标系经平滑功率谱；以及 从所述极坐标系经平滑功率谱估计一维概率分布。
7.根据权利要求6所述的方法，其中变换包括通过在极坐标系中将来自所述经平滑功率谱的在大约-45与+45度的角度之间的值一起求和来估计所述一维概率分布。
8.根据权利要求6所述的方法，其中分析包括通过确定所述一维概率分布的度量来确定所述材料的皱纹频率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述度量是所述一维概率分布的平均值、众数或中值。
10.根据权利要求6所述的方法，其中分析包括通过计算所述中值来确定所述材料的所述皱纹频率。
11.根据权利要求6所述的方法，其中分析包括通过在每英寸O到254个皱条的范围内计算所述一维概率分布来确定所述材料的所述皱纹频率。
12.—种方法，其包括: 由计算装置将光引导到起皱材料的第一表面上； 获得所述起皱材料的所述第一表面的相同部分的至少两个图像，每一图像是从不同方向照射； 由所述计算装置从所述至少两个图像至少两个表面法向量靠近，所述至少两个表面法向量分别对应于所述起皱材料的所述第一表面的至少两个部分； 由所述计算装置将所述表面法向量转换为加工方向梯度图像数据；以及 由所述计算装置分析所述梯度图像数据以表征所述起皱材料的所述第一表面的构形。
13.根据权利要求12所述的方法，其中分析包括: 由所述计算装置从所述梯度图像数据计算二维傅立叶变换；以及 由所述计算装置从所述二维傅立叶变换计算二维功率谱。
14.根据权利要求13所述的方法，其中计算二维功率谱包括:平滑所述二维功率谱。
15.根据权利要求14所述的方法，其中平滑所述二维功率谱包含: 获得二维经滤波功率谱； 针对所述谱中的每一点确定初始功率谱与所述经滤波功率谱的比率； 将所述谱中的每一点与阈值进行比较，其中高于所述阈值的点是标记点； 通过围绕最大峰值拟合二阶二维多项式来估计谱峰的位置，其中所述谱峰中的至少一者对应于所述标记点；以及 用所述标记点的邻域中功率谱的值代替所述标记点周围的值。
16.根据权利要求14所述的方法，其中平滑所述二维功率谱包含: 获得二维中值滤波功率谱； 针对所述谱中的每一点确定初始功率谱与所述中值滤波功率谱的比率； 将所述谱中的每一点与阈值进行比较，其中高于所述阈值的点是标记点； 通过围绕最大峰值拟合二阶二维多项式来估计谱峰的位置，其中所述谱峰中的至少一者对应于所述标记点；以及 用所述标记点的邻域中功率谱的值代替所述标记点周围的值。
17.根据权利要求12所述的方法，其中分析包括 将所述经平滑二维功率谱变换到极坐标系，从而产生极坐标系经平滑功率谱；以及 从所述极坐标系经平滑功率谱估计一维概率分布。
18.—种系统,其包括: 至少一个计算装置；以及 在所述至少一个计算装置中可执行的方法应用程序，所述方法应用程序包括: 将光引导到起皱材料的第一表面上的逻辑； 获得所述起皱材料的相同部分的至少两个图像的逻辑，每一图像是从不同方向照射；从所述至少两个图像至少两个表面法向量靠近的逻辑，所述至少两个表面法向量分别对应于所述起皱材料的所述第一表面的至少两个部分； 将所述表面法向量转换为加工方向梯度图像数据的逻辑；以及 分析所述梯度图像数据以表征所述起皱材料的所述第一表面的构形的逻辑。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述分析的逻辑包括: 从所述梯度图像数据计算二维傅立叶变换的逻辑；以及 从所述二维傅立叶变换计算二维功率谱的逻辑。
20.根据权利要求19所述的方法，其中计算二维功率谱的逻辑包括:平滑所述二维功率谱的逻辑。
21.根据权利要求20所述的方法，其中平滑所述二维功率谱的逻辑包含: 获得二维经滤波功率谱的逻辑； 针对所述谱中的每一点确定初始功率谱与所述经滤波功率谱的比率的逻辑； 将所述谱中的每一点与阈值进行比较的逻辑，其中高于所述阈值的点是标记点； 通过围绕最大峰值拟合二阶二维多项式来估计谱峰的位置的逻辑，其中所述谱峰中的至少一者对应于所述标记点；以及 用所述标记点的邻域中功率谱的值代替所述标记点周围的值的逻辑。
22.根据权利要求20所述的方法，其中平滑所述二维功率谱的逻辑包含: 获得二维中值滤波功率谱的逻辑； 针对所述谱中的每一点确定初始功率谱与所述中值滤波功率谱的比率的逻辑； 将所述谱中的每一点与阈值进行比较的逻辑，其中高于所述阈值的点是标记点； 通过围绕最大峰值拟合二阶二维多项式来估计谱峰的位置的逻辑，其中所述谱峰中的至少一者对应于所述标记点；以及 用所述标记点的邻域中功率谱的值代替所述标记点周围的值的逻辑。
23.根据权利要求18所述的方法，其中分析的逻辑包括: 将所述经平滑二维功率谱变换到极坐标系从而产生极坐标系经平滑功率谱的逻辑；以及 从所述极坐标系经平滑功率谱估计一维概率分布的逻辑。
24.根据权利要求23所述的方法，其中变换的逻辑包括通过在极坐标系中将来自所述经平滑功率谱的在大约-45与+45度的角度之间的值一起求和来估计所述一维概率分布的逻辑。
25.根据权利要求23所述的方法，其中分析的逻辑包括通过确定所述一维概率分布的度量来确定所述材料的皱纹频率的逻辑。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述度量是所述一维概率分布的平均值、众数或中值。
27.根据权利要求23所述的方法，其中分析的逻辑包括通过计算所述中值来确定所述材料的所述皱纹频率的逻辑。
28.根据权利要求23所述的方法，其中分析的逻辑包括通过在每英寸O到254个皱条的范围内计算所述一维概率分布来确定所述材料的所述皱纹频率的逻辑。
【文档编号】G06T1/00GK104205159SQ201380004899
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年1月4日 优先权日:2012年1月6日
【发明者】朱卡帕卡·郝尼欧, 米可欧·马可恁, 亨利·斯古 申请人:凯米拉公司