一種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置，包括試樣臺(tái)、照明系統(tǒng)、燈箱、支撐系統(tǒng)、數(shù)碼攝像系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；所述的試樣臺(tái)是一個(gè)上下自由移動(dòng)系統(tǒng)；所述的支撐系統(tǒng)是一個(gè)ISP圖像處理器；所述的照明系統(tǒng)是一個(gè)環(huán)形LED燈照明系統(tǒng)，其位于光學(xué)顯微鏡頭外側(cè)；所述的數(shù)碼攝像系統(tǒng)、ISP圖像處理器和上下自由移動(dòng)系統(tǒng)分別與所述的計(jì)算機(jī)相連；所述的數(shù)碼攝像系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)顯微鏡頭和一個(gè)CCD傳感器，數(shù)碼攝像系統(tǒng)位于試樣臺(tái)的正上方。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了顯微尺度下織物中紗線表面圖像的自動(dòng)采集，能在特定的光照環(huán)境下方便地獲取紗線的表面成像圖。
【專利說(shuō)明】—種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像采集裝置和處理方法，更具體說(shuō)，它涉及一種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在紡織和服裝產(chǎn)業(yè)，織物表面的質(zhì)檢領(lǐng)域是織物在生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量控制的關(guān)鍵。目前我國(guó)紡織工業(yè)中產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)都還不同程度地存在著落后的人工手動(dòng)檢測(cè)。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法依賴手工操作，存在主觀性強(qiáng)、可靠性低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)，已經(jīng)無(wú)法滿足我國(guó)紡織產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的需求。而利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)則能獲得快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。數(shù)字圖像處理運(yùn)用在檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體言之是將計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)問(wèn)題，這使傳統(tǒng)的精密測(cè)量?jī)x器獲得了新的發(fā)展機(jī)遇，很多原來(lái)由人眼通過(guò)目鏡觀察后再做分析判斷的精密測(cè)量?jī)x器可借助攝像技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息處理的方式，達(dá)到更高的智能化程度和獲取更精確可靠的處理結(jié)果。
[0003]國(guó)內(nèi)外學(xué)者將織物表面結(jié)構(gòu)的研究焦點(diǎn)集中在織物圖像紋理識(shí)別、紗線分割以及顏色聚類等三方面?？椢锉砻娼Y(jié)構(gòu)的相關(guān)檢測(cè)問(wèn)題一般要求精確到紗線尺度上。1999年，韓國(guó)的KangT.等發(fā)表研究論文，文中提出了利用織物的光透射照片進(jìn)行織物紗線分割的方法。對(duì)織物的光透射照片進(jìn)行灰度投影處理，紗線的間隙位置對(duì)應(yīng)于投影值中灰度投影值較高的部分。隨后，由于平板掃描儀的普及，研究者主要將研究對(duì)象集中在織物的反射光照片。在織物反射光照片中，紗線的間隙位置則對(duì)應(yīng)于投影值中灰度投影值較低的部分。由于織物在顯微尺度下的成像圖片是一個(gè)三維結(jié)構(gòu)的表面圖片，所以織物圖片中的紗線表面的陰影分布受光影照射角度的變化而變化。但是在平板掃描儀中或傳統(tǒng)的攝像系統(tǒng)中，光照的角度是固定的，無(wú)法真實(shí)地反映織物中紗線表面的三維細(xì)節(jié)。另外，由于織物中紗線毛羽和紗線變形的存在，使得紗線表面的光影分布更加復(fù)雜，這給后續(xù)的紗線識(shí)別帶來(lái)了極大的困難，明顯地影響了分析結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種提高采集圖像的質(zhì)量，有效地減少紗線邊緣的陰影成像區(qū)域，提供更多關(guān)于紗線表面的纖維細(xì)節(jié)，從而提高織物圖像后續(xù)處理技術(shù)對(duì)紗線分析準(zhǔn)確性的顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置及方法。
[0005]這種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置，包括試樣臺(tái)、照明系統(tǒng)、燈箱、支撐系統(tǒng)、數(shù)碼攝像系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；所述的試樣臺(tái)是一個(gè)上下自由移動(dòng)系統(tǒng)；所述的支撐系統(tǒng)是一個(gè)ISP圖像處理器；所述的照明系統(tǒng)是一個(gè)環(huán)形LED燈照明系統(tǒng)，其位于光學(xué)顯微鏡頭外側(cè)；所述的數(shù)碼攝像系統(tǒng)、ISP圖像處理器和上下自由移動(dòng)系統(tǒng)分別與所述的計(jì)算機(jī)相連；所述的數(shù)碼攝像系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)顯微鏡頭和一個(gè)CCD傳感器，數(shù)碼攝像系統(tǒng)位于試樣臺(tái)的正上方。[0006]作為優(yōu)選:所述數(shù)碼攝像系統(tǒng)還包括USB數(shù)據(jù)輸送線和光學(xué)顯微鏡頭基座；所述的CXD傳感器通過(guò)光學(xué)顯微鏡頭基座上的卡口與光學(xué)顯微鏡頭相連，C⑶傳感器通過(guò)USB數(shù)據(jù)輸送線與所述的計(jì)算機(jī)相連；所述的光學(xué)顯微鏡頭為高倍可變倍調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為5-10倍。
[0007]作為優(yōu)選:所述照明系統(tǒng)包括環(huán)形LED燈、裝置固定架和反光杯；裝置固定架用于將LED燈和反光杯固定在燈箱上；反光杯內(nèi)側(cè)表面米用噴涂技術(shù)使其表面覆蓋有一層微細(xì)、均勻的白色顆粒，使LED燈照射出的光線達(dá)到反光杯內(nèi)側(cè)后，經(jīng)漫反射照射到紗線表面，從而盡可能獲得紗線邊緣陰影部位極柔和紗線表面高光部位照明均勻的光照效果；環(huán)形LED燈通過(guò)PCB電路板控制其工作狀態(tài)，PCB電路板嵌入在燈箱上外側(cè)。
[0008]作為優(yōu)選:所述環(huán)形LED燈中有16個(gè)LED燈，每4個(gè)構(gòu)成一個(gè)工作組，通過(guò)PCB電路板控制每個(gè)工作組的工作狀態(tài)，完成不同光照環(huán)境下的織物圖像采集工作。
[0009]作為優(yōu)選:所述上下自由移動(dòng)系統(tǒng)包括Z向線性導(dǎo)軌和Z向步進(jìn)電機(jī)；所述的Z向步進(jìn)電機(jī)控制所述的試樣臺(tái)沿著Z向線性導(dǎo)軌移動(dòng)；所述的Z向步進(jìn)電機(jī)通過(guò)所述的計(jì)算機(jī)控制，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)試樣臺(tái)與光學(xué)顯微鏡頭之間的距離。
[0010]這種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理方法，包括以下步驟:
[0011]首先，利用光學(xué)顯微鏡頭和CCD傳感器獲取平放于試樣臺(tái)上的織物的微觀尺度圖片，圖片中包含了紗線相互交叉或繞結(jié)的結(jié)構(gòu)以及紗線間隙信息；
[0012]然后，保持織物樣品位置不動(dòng)，通過(guò)PCB電路板控制和改變LED環(huán)形燈的工作狀態(tài)，從而改變成像光照環(huán)境，進(jìn)而得到不同的紗線圖片；
[0013]再次，將采集的圖片輸入到ISP圖像處理器中完成圖像的處理；
[0014]最后，將處理結(jié)果輸出到顯示器上進(jìn)行顯示。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016](I)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了顯微尺度下織物中紗線表面圖像的自動(dòng)采集，能在特定的光照環(huán)境下方便地獲取紗線的表面成像圖；
[0017](2)特殊的光照角度能在紗線表面形成不同的反射光圖片，可以針對(duì)同一試樣設(shè)置不同的光照條件，這是目前專門針對(duì)織物紗線微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜特征設(shè)計(jì)的照明裝置；
[0018](3)儀器能夠通過(guò)一個(gè)精密的自由移動(dòng)系統(tǒng)控制試樣與光學(xué)顯微鏡頭的間距，同時(shí)能夠自由調(diào)節(jié)光學(xué)顯微鏡頭的放大倍數(shù)，使得該儀器能針對(duì)不同粗細(xì)的紗線結(jié)構(gòu)獲取更加清晰的試樣圖像，操作方便，避免了在采集過(guò)程中由于更換樣品而不斷調(diào)焦的過(guò)程，儀器的采集速度得到極大提高；
[0019](4)儀器中采用涂有一層漫反射材料的反光杯，使照射到紗線表面的光線更加柔和、充分和均勻，有效地抑制了紗線邊緣的陰影區(qū)域占整個(gè)紗線表面積的比例，從而獲得更多紗線表面的有效區(qū)域信息；
[0020](5)與目前基于掃描技術(shù)的裝置相比，在本儀器中試樣可以直接擺放在試樣臺(tái)，無(wú)需夾持和固定，操作過(guò)程更加簡(jiǎn)便；
[0021](6)通過(guò)采用ISP圖像處理器，對(duì)采集的圖片進(jìn)行進(jìn)一步處理，使采集圖片的質(zhì)量進(jìn)一步得到提高，通過(guò)圖像融合技術(shù)，本儀器能輸出更高質(zhì)量的顯微尺度下織物中紗線表面圖像；
[0022](7)從本儀器獲取的織物紗線圖像，無(wú)論在光照、放大倍率和清晰度等方面，都具有很高的質(zhì)量，能真實(shí)地反映紗線中更多的纖維細(xì)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集、處理以及顯示的步驟框圖；
[0024]圖2為顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置示意圖；
[0025]圖3為顯微尺度下LED環(huán)形燈工作狀態(tài)控制實(shí)例；
[0026]圖4為顯微尺度下一組織物圖片實(shí)例；
[0027]圖5為顯微尺度下一組織物圖片融合結(jié)果實(shí)例。
[0028]附圖標(biāo)記說(shuō)明:(XD傳感器1、光學(xué)顯微鏡頭2、環(huán)形LED燈3、燈箱4、數(shù)據(jù)輸送線5。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。雖然本發(fā)明將結(jié)合較佳實(shí)施例進(jìn)行描述，但應(yīng)知道，并不表示本發(fā)明限制在所述實(shí)施例中。相反，本發(fā)明將涵蓋可包含在有附后權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的替換物、改進(jìn)型和等同物。
[0030]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種用于獲取顯微尺度下織物中紗線表面圖像的裝置。通過(guò)高精密自由移動(dòng)平臺(tái)和光學(xué)放大倍率的自由調(diào)節(jié)，能夠針對(duì)織物中不同粗細(xì)的紗線結(jié)構(gòu)進(jìn)行聚焦，可控制的LED組合照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了改變照射到紗線微觀結(jié)構(gòu)的光線角度，通過(guò)光學(xué)顯微鏡頭2和CCD傳感器I的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)織物在顯微尺度下紗線表面的圖像采集功能。利用特殊的反光裝置和漫反射涂層材料，使照射到紗線表面的光線更加柔和、充分。通過(guò)由PCB電路板控制的環(huán)形燈可以方便地控制光照條件。使用USB數(shù)據(jù)傳輸線可以將得到的織物圖片輸入到ISP圖像處理器中，在圖像處理器中利用圖像融合處理技術(shù)對(duì)多張圖片進(jìn)行融合處理，保留紗線表面光照較亮且較均勻的部分，同時(shí)抑制紗線邊緣的陰影部分信號(hào)。最后使用顯示器將融合前和融合后的織物圖片輸出到顯示器上進(jìn)行顯示。
[0031]本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括如下特征:
[0032](I)基于光學(xué)顯微鏡頭2和CXD傳感器I的結(jié)合，完成織物在顯微尺度上的圖像采集工作，采集到的織物圖像中包含紗線邊緣的陰影信息；
[0033](2)試樣臺(tái)和照明系統(tǒng)位于一個(gè)無(wú)縫的燈箱4內(nèi)，保證光照環(huán)境不受外部光源干擾；
[0034](2)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升降位移自動(dòng)調(diào)整，自動(dòng)控制織物樣品與光學(xué)顯微鏡頭2的間距；
[0035](3)采用一個(gè)由PCB電路板控制的環(huán)形燈，該環(huán)形燈中有16個(gè)LED燈，每4個(gè)構(gòu)成一個(gè)工作組。通過(guò)PCB電路板控制每個(gè)工作組的工作狀態(tài)，完成不同光照環(huán)境下的織物圖像米集工作；
[0036](4)在LED環(huán)形燈背后置有一個(gè)反光杯，該反光杯內(nèi)側(cè)表面涂有一層漫反射材料，使反射到紗線表面的光線更加充分和均勻；
[0037](5)燈箱4內(nèi)側(cè)表面涂有一層與反光杯表面相同的漫反射涂層材料，使燈箱4內(nèi)的整個(gè)光照環(huán)境更加柔和、均勻；
[0038](6)通過(guò)數(shù)據(jù)輸送線5，將得到的一組織物微觀尺度圖片輸入到ISP圖像處理器中完成圖像的自動(dòng)曝光控制以及圖片融合處理；
[0039](7)通過(guò)數(shù)據(jù)輸送線5，將(3)中的處理結(jié)果顯示到特定的顯示器上。
[0040]圖2、圖3是本發(fā)明涉及到的一種具體實(shí)例。在一個(gè)燈箱4上面固定好光學(xué)顯微鏡頭2和CCD傳感器1，并將二者連接方式采取EF卡口和內(nèi)三爪卡口環(huán)結(jié)合，對(duì)放在試樣臺(tái)上的織物進(jìn)行拍攝便可采集到織物在顯微尺度下的紗線交織或繞結(jié)圖像。通過(guò)PCB電路板控制LED燈的工作狀態(tài)可以獲得不同的光照照射條件。圖3中每4個(gè)LED燈為一組，灰色表示燈亮，白色表示燈不亮。圖3中列舉了一共有9種不同的工作狀態(tài)的組合情況。每一種LED燈工作組合狀態(tài)情況下，拍攝獲得一張織物圖片。通過(guò)USB數(shù)據(jù)輸送線5將織物圖片從CCD傳感器I輸入到ISP圖像處理器中。圖像處理器中采用圖像融合技術(shù)完成對(duì)輸入圖片的處理。最后將處理結(jié)果用彩色LED液晶顯示器進(jìn)行顯示。
[0041]本實(shí)施例中的裝置包括一個(gè)燈箱4、自由移動(dòng)試樣平臺(tái)、照明系統(tǒng)、數(shù)碼攝像系統(tǒng)、ISP圖像處理器和計(jì)算機(jī)。其中，數(shù)碼攝像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)位于自由移動(dòng)試樣平臺(tái)正上方，數(shù)碼攝像系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和自由移動(dòng)試樣平臺(tái)位于燈箱4內(nèi)的中心位置。燈箱4前側(cè)壁面開(kāi)有一個(gè)可滑動(dòng)的門，用于取放試樣?？苫瑒?dòng)的門沿著燈箱4外側(cè)表面的導(dǎo)軌按照水平方向左右自由移動(dòng)?？苫瑒?dòng)的門要求內(nèi)側(cè)表面使用漫反射材料進(jìn)行噴涂。所使用噴涂材料要求與照明系統(tǒng)中的反光杯內(nèi)側(cè)表面所噴涂的材料一致。噴涂材料要求顆粒大小均勻一致、分布均勻，呈白色。本實(shí)施例中采用納米二氧化鈦顆粒對(duì)燈箱4內(nèi)側(cè)、可滑動(dòng)門內(nèi)側(cè)以及反光杯內(nèi)側(cè)進(jìn)行均勻噴涂，使照明系統(tǒng)的光經(jīng)漫反射后能均勻達(dá)到紗線表面。數(shù)碼攝像系統(tǒng)包括CXD傳感器I和光學(xué)顯微放大鏡頭。照明系統(tǒng)是一個(gè)環(huán)形LED燈3，其工作狀態(tài)和控制方式如圖3所示。要求LED燈位于光學(xué)顯微放大鏡頭外側(cè)，LED燈的環(huán)形平面的中心與光學(xué)顯微放大鏡頭的物鏡焦平面的中心重合。LED燈的環(huán)形平面與試樣臺(tái)平面相互平行。
[0042]所述的自由移動(dòng)試樣平臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升降位移自動(dòng)調(diào)整，自動(dòng)控制。電機(jī)水平放置，運(yùn)行平穩(wěn)，采用高精度滾珠絲桿傳動(dòng)，楔形升降機(jī)構(gòu)和精密交叉滾柱導(dǎo)軌。在本實(shí)施例中，升降行程5mm,臺(tái)面尺寸64 X 50mm,導(dǎo)程0.5mm,重復(fù)定位精度〈0.003mm,垂直方向最大速度6.25mm/s,最大靜轉(zhuǎn)矩40Ncm。步進(jìn)電機(jī)與計(jì)算機(jī)相連，自動(dòng)控制平臺(tái)升降位移。
[0043]所述的用于采集織物在顯微尺度下的紗線表面圖像的數(shù)碼攝像系統(tǒng)通過(guò)所述的USB數(shù)據(jù)傳輸線與所述的計(jì)算機(jī)連接；所述的數(shù)碼攝像系統(tǒng)的光學(xué)顯微放大鏡頭采用長(zhǎng)焦距、大焦深、高分辨率、可變倍調(diào)節(jié)的光學(xué)鏡頭。在本實(shí)施例中，光學(xué)鏡頭最大光圈F2.8，最小光圈F16，最近對(duì)焦距離0.24m,焦距范圍65mm，光學(xué)最大放大倍率5倍。CXD傳感器I的最大有效像數(shù)為3876 X 2584像素。
[0044]本實(shí)施例中的實(shí)施方式涉及一種用于顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集和融合處理技術(shù)，其原理是通過(guò)改變環(huán)形LED燈3上的光照控制條件(如圖3所示)，利用圖
2所示的圖像采集裝置獲得一組圖片。圖像采集時(shí)，試樣臺(tái)上的織物樣品保持不動(dòng)，從而獲得同一織物樣品在不同光照角度下的顯微結(jié)構(gòu)圖片。所需的紗線結(jié)構(gòu)表面微觀圖片通過(guò)大焦深、高分辨率的可變倍物鏡獲取，并設(shè)計(jì)專門的自由移動(dòng)試樣平臺(tái)配合拍攝不同粗細(xì)或密度的紗線結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，利用該技術(shù)獲取的一組圖片通過(guò)軟件編程技術(shù)進(jìn)行處理，處理平臺(tái)使用ISP圖像處理器和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，處理速度快，可及時(shí)獲得高質(zhì)量的紗線結(jié)構(gòu)微觀圖像。實(shí)施方式涉及的具體步驟如下:[0045](I)推開(kāi)位于燈箱4上的移動(dòng)門，將試樣平整地放在位于采集區(qū)范圍的試樣臺(tái)上(如圖2所示)，關(guān)閉移動(dòng)門，如果試樣中紗線的粗細(xì)與上一次試樣的紗線粗細(xì)明顯不同，則需要根據(jù)采集需求升高或降低試樣臺(tái)高度；
[0046](2)打開(kāi)數(shù)碼攝像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，初始狀態(tài)的照明系統(tǒng)使環(huán)形燈中的每一組LED燈處于全開(kāi)狀態(tài)(圖3中4組LED燈全亮)，采集界面上出現(xiàn)試樣圖像，根據(jù)需要選擇光學(xué)顯微鏡頭2放大倍率，微調(diào)試樣臺(tái)高度保證獲得最佳的成像清晰度；
[0047](3)保持試樣不動(dòng)，根據(jù)預(yù)先確定的LED環(huán)形燈工作狀態(tài)組合，通過(guò)PCB電路控制板不斷改變光照工作條件(如圖3所示)，每一種條件下采集一張織物圖片(如圖4所示，預(yù)先確定4種LED工作組合狀態(tài)，在每一種工作狀態(tài)下拍攝一張織物圖片)；
[0048](4)利用ISP圖像處理器和計(jì)算機(jī)將采集的圖像進(jìn)行分析和處理，將多張圖像進(jìn)行融合，如圖5所示，該圖片為圖4中的4張織物圖片融合后的結(jié)果，融合方法采用疊加法，融合過(guò)程中每一張圖片的融合系數(shù)設(shè)置均為0.25，然后將融合前或融合后的圖像輸出到顯示器上顯示(分別如圖4和圖5所示)；
[0049](5)更換試樣，并重復(fù)步驟(1)-(4)，直至完成所有的試樣采集、處理和顯示。
[0050]計(jì)算機(jī)將采集的圖像進(jìn)行融合處理，可以采用各種不同的融合算法。在本實(shí)施例中，從圖5可以看出，即使采用非常簡(jiǎn)單的疊加法，便可獲得了很高的紗線清晰度。更重要的是，當(dāng)紗線中的纖維表面存在直接強(qiáng)烈的反射光時(shí)(如圖4中的高亮部分)，本發(fā)明技術(shù)能很好地將多光照角度的高亮光線融合到一張圖片中，從而呈現(xiàn)出一張亮度均勻、光線柔和的織物圖片。由纖維染料中微小粒子的系統(tǒng)的光學(xué)行為的理論，即Kubelka-Munk理論可知，由于光在纖維間的多重散射，即反射被觀察到之前，已在系統(tǒng)內(nèi)纖維染料中由一個(gè)粒子到另一個(gè)粒子進(jìn)行了多次反射，所以在圖4中纖維密度高且紗線表面突出的部分亮度信號(hào)較強(qiáng)烈，而在紗線邊緣及紗線間隙的部分亮度信號(hào)則弱。在融合后的圖片(圖5)中可以觀察到，紗線邊緣的陰影區(qū)域與融合前的圖片相比明顯減少，且紗線表面光照效果更加充分，這將十分有利于后續(xù)的分析和處理，極大地提高待分析圖片的輸入質(zhì)量，從而提高計(jì)算機(jī)對(duì)織物中紗線智能識(shí)別的精度和效率，比如在紗線分割或編織點(diǎn)識(shí)別的應(yīng)用等方面。
[0051]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中涉及的在不同光照下獲取的織物圖片可以直接作為觀測(cè)和分析用。本實(shí)施例中所采集的一組織物圖像(如圖4所示)，可以應(yīng)用到織物外觀評(píng)定和分析領(lǐng)域。例如，由于織物在微觀尺度下的圖像與隨光照角度的不同而不同，利用這一特性本發(fā)明還可以應(yīng)用在織物表面的三維結(jié)構(gòu)評(píng)估。
[0052]綜上，本發(fā)明通過(guò)數(shù)字化控制和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集、處理和顯示，適用于針織物和機(jī)織物等紡織品品種。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、快捷，獲取的紗線表面圖片清晰度高、光照均勻，可以作為涉及紡織品微觀特征的研究?jī)x器，而且還能滿足紡織品微觀結(jié)構(gòu)的分析和評(píng)定等各種需求，通過(guò)提高輸入圖像的質(zhì)量，為計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在織物分析中能獲得準(zhǔn)確、客觀的結(jié)果提供了新的思路。
【權(quán)利要求】
1.一種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置，其特征在于:包括試樣臺(tái)、照明系統(tǒng)、燈箱(4)、支撐系統(tǒng)、數(shù)碼攝像系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；所述的試樣臺(tái)是一個(gè)上下自由移動(dòng)系統(tǒng)；所述的支撐系統(tǒng)是一個(gè)ISP圖像處理器；所述的照明系統(tǒng)是一個(gè)環(huán)形LED燈照明系統(tǒng)，其位于光學(xué)顯微鏡頭(2)外側(cè)；所述的數(shù)碼攝像系統(tǒng)、ISP圖像處理器和上下自由移動(dòng)系統(tǒng)分別與所述的計(jì)算機(jī)相連；所述的數(shù)碼攝像系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)顯微鏡頭(2)和一個(gè)CXD傳感器(1)，數(shù)碼攝像系統(tǒng)位于試樣臺(tái)的正上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置，其特征在于:所述數(shù)碼攝像系統(tǒng)還包括USB數(shù)據(jù)輸送線(5)和光學(xué)顯微鏡頭基座；所述的CCD傳感器(1)通過(guò)光學(xué)顯微鏡頭基座上的卡口與光學(xué)顯微鏡頭(2)相連，CXD傳感器(1)通過(guò)USB數(shù)據(jù)輸送線(5)與所述的計(jì)算機(jī)相連；所述的光學(xué)顯微鏡頭(2)為高倍可變倍調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為5-10倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置，其特征在于:所述照明系統(tǒng)包括環(huán)形LED燈(3)、裝置固定架和反光杯；裝置固定架用于將LED燈和反光杯固定在燈箱(4)上；反光杯內(nèi)側(cè)表面采用噴涂技術(shù)使其表面覆蓋有一層微細(xì)、均勻的白色顆粒，使LED燈照射出的光線達(dá)到反光杯內(nèi)側(cè)后，經(jīng)漫反射照射到紗線表面，從而盡可能獲得紗線邊緣陰影部位極柔和紗線表面高光部位照明均勻的光照效果；環(huán)形LED燈(3)通過(guò)PCB電路板控制其工作狀態(tài)，PCB電路板嵌入在燈箱(4)上外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置，其特征在于:所述環(huán)形LED燈(3)中有16個(gè)LED燈，每4個(gè)構(gòu)成一個(gè)工作組，通過(guò)PCB電路板控制每個(gè)工作組的工作狀態(tài)，完成不同光照環(huán)境下的織物圖像采集工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理裝置，其特征在于:所述上下自由移動(dòng)系統(tǒng)包括Z向線性導(dǎo)軌和Z向步進(jìn)電機(jī)；所述的Z向步進(jìn)電機(jī)控制所述的試樣臺(tái)沿著Z向線性導(dǎo)軌移動(dòng)；所述的Z向步進(jìn)電機(jī)通過(guò)所述的計(jì)算機(jī)控制，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)試樣臺(tái)與光學(xué)顯微鏡頭2之間的距離。
6.一種顯微尺度下織物中紗線表面的圖像采集處理方法，其特征在于:包括以下步驟:首先，利用光學(xué)顯微鏡頭(2)和CCD傳感器(1)獲取平放于試樣臺(tái)上的織物的微觀尺度圖片，圖片中包含了紗線相互交叉或繞結(jié)的結(jié)構(gòu)以及紗線間隙信息；然后，保持織物樣品位置不動(dòng)，通過(guò)PCB電路板控制和改變LED環(huán)形燈的工作狀態(tài)，從而改變成像光照環(huán)境，進(jìn)而得到不同的紗線圖片；再次，將采集的圖片輸入到ISP圖像處理器中完成圖像的處理?’最后，將處理結(jié)果輸出到顯示器上進(jìn)行顯示。
【文檔編號(hào)】G01N21/84GK103940819SQ201410167201
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】鄭德均 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院