侯文明 王 旭 侯 玨 王榮武

1.東華大學紡織學院，上海 201620；2.新疆維吾爾自治區(qū)纖維檢驗局，新疆 烏魯木齊 830011

基于數(shù)字圖像處理的醋酸纖網(wǎng)均勻性檢測*

侯文明1王 旭2侯 玨1王榮武1

1.東華大學紡織學院，上海 201620；2.新疆維吾爾自治區(qū)纖維檢驗局，新疆 烏魯木齊 830011

探討醋酸纖網(wǎng)均勻性的表征及測定方法，通過數(shù)字圖像處理獲取醋酸纖網(wǎng)中不同區(qū)域內(nèi)的纖維覆蓋面積，求取纖維覆蓋率，建立其與纖網(wǎng)均勻性的關(guān)系以表征醋酸纖網(wǎng)的均勻性。首先，將醋酸絲束充分展開形成醋酸纖網(wǎng)，并利用掃描儀采集醋酸纖網(wǎng)圖像；其次，提取纖維邊緣，將目標和背景分離；最后，通過區(qū)域劃分計算目標在各區(qū)域的覆蓋率的CV值，對纖維分布均勻性進行表征。結(jié)果表明，此方法計算得到的醋酸纖網(wǎng)均勻性與人工測評結(jié)果具有較高的一致性。在醋酸纖網(wǎng)生產(chǎn)工藝控制監(jiān)測中，可利用纖維覆蓋率來表征醋酸纖網(wǎng)中纖維分布的均勻性。

絲束，醋酸纖網(wǎng)，均勻性，纖維覆蓋率，數(shù)字圖像處理

在煙草行業(yè)，二醋酸絲束廣泛應用于香煙過濾嘴的生產(chǎn)，其工業(yè)化生產(chǎn)過程主要分為醋酸絲束的生產(chǎn)[1]、濾棒的加工成型[2]兩個部分。香煙濾棒中的纖維均勻性是影響其過濾性能的重要因素之一。然而，在醋酸絲束的并條工藝中，小絲束帶合并軌道的偏移會造成絲束帶中的纖維分布不均勻，這對濾棒中纖維分布的均勻性有嚴重的影響。按照醋酸絲束的生產(chǎn)工藝，并絲工序結(jié)束后的醋酸纖維集合體被稱為絲束帶，將直接參與絲束帶并合的上一級醋酸纖維集合體稱為小絲束帶。在實際生產(chǎn)中，醋酸絲束帶主要采用手工拉網(wǎng)和目測的方式進行評測，這種方法受檢測人員的主觀的影響較大。

對于較厚的醋酸纖網(wǎng)，其均勻性通常通過纖網(wǎng)的質(zhì)量、強力等進行表征。根據(jù)非織造布單位面積質(zhì)量的測定標準[3]，按照一定的取樣方法，取最少5塊 面積至少50 000 mm2的樣本，稱取各樣本的質(zhì)量，通過求取質(zhì)量的CV值來表征非織造布在質(zhì)量分布上的均勻性；也可以根據(jù)非織造布斷裂強力和斷裂伸長率的測定標準[4]，沿纖網(wǎng)的縱橫向各取5塊50 mm200 mm的試樣，測量各試樣的斷裂強力，通過求取斷裂強力的CV值來表征非織造布的力學性能均勻性。

對于較薄的醋酸纖網(wǎng)，其均勻性更多的是通過圖像處理技術(shù)加以表征。纖網(wǎng)中纖維的取向也是纖網(wǎng)均勻性的一項重要表征。肖坤楠等[5]對靜電紡纖網(wǎng)的電鏡掃描圖進行濾波、二值化等預處理后轉(zhuǎn)化為二值圖，然后對灰度圖做不同角度的旋轉(zhuǎn)，測量各旋轉(zhuǎn)圖中纖維的取向分布，最終得到纖網(wǎng)中纖維的取向；潘如如等[6]提出了一種納米纖網(wǎng)均勻性的表征方式，將納米纖網(wǎng)的電鏡掃描圖經(jīng)傅里葉變換，然后按角度統(tǒng)計各方向的頻率信號強度，并將統(tǒng)計結(jié)果繪制在專用圖表中，以此來觀察納米纖網(wǎng)的均勻性，此方法適用于趨于各向同性的纖網(wǎng)。王榮武等[7]針對略厚的非織造材料提出了一種基于多聚焦面的圖像融合方法來求取纖維取向，首先將一系列纖維聚焦面的圖像融合為一個可接受的高清晰度的融合圖像，然后求取向分布，將取向分為纖網(wǎng)中的纖維取向和纖網(wǎng)取向；其中，對于彎曲的纖維段，在其兩端拉直線，用該直線的取向來表征該纖維段的取向。周明等[8]針對納米纖網(wǎng)提出了一種孔隙率的表征方法，先對電鏡掃描圖進行二值化處理，再對二值圖像進行面積統(tǒng)計，最終得出其孔隙率，在一定程度上可以間接體現(xiàn)纖網(wǎng)的均勻性。

醋酸纖網(wǎng)較薄且易變形，這增加了制樣的難度，所以通過纖網(wǎng)質(zhì)量來表征其均勻性在操作上十分不便。由于醋酸纖網(wǎng)需要充分展開，纖網(wǎng)中單根纖維在橫向上跨度較大，采用條樣法測其力學性能，制樣時會切斷許多纖維，嚴重影響條樣法測試的強力，所以同樣不適用通過條樣法的力學性能測試來表征醋酸纖網(wǎng)在力學性能上的均勻性。且醋酸纖網(wǎng)中的纖維沿縱向分布較為明顯，纖網(wǎng)中纖維的取向分布不足以表征醋酸纖網(wǎng)的均勻性。經(jīng)傅里葉變換的方法也是基于纖維取向，同樣不適用于醋酸纖網(wǎng)均勻性的檢測。因此，針對醋酸絲束的均勻性測評問題，本文改進了纖網(wǎng)孔隙率的測評方法，采用邊緣檢測、二值化等圖像處理技術(shù)，通過纖維覆蓋率對醋酸絲束展開形成的醋酸纖網(wǎng)均勻性進行評價和表征。此方法可用于指導醋酸絲束的生產(chǎn)和工藝控制，有利于實現(xiàn)醋酸絲束帶均勻性的機械化、智能化測評。

具體的實施方案如圖1所示。

圖1 實施方案

首先，通過牽網(wǎng)機將醋酸絲束帶展開，形成纖維充分分離的纖網(wǎng)；然后，使用掃描儀獲取醋酸纖網(wǎng)圖像，經(jīng)二值化、邊緣檢測等處理后，提取圖像中的纖維目標邊緣信息；最后，將提取的信息按縱向?qū)⒋姿崂w網(wǎng)分為5個區(qū)域(組)，分別求取各區(qū)域(各組)中纖維的覆蓋面積，計算各區(qū)域(各組)的纖維覆蓋率的CV值，得到醋酸纖網(wǎng)的均勻性。

1 圖像采集

1.1 絲束成網(wǎng)

在紡絲加工中，小絲束帶合并成絲束帶后，還要經(jīng)過卷曲、打包等一系列工序，導致絲束帶的外形極不規(guī)整(圖2)。

由于絲束帶中的纖維彎曲且互相重疊，很難直接通過絲束帶的外形對其均勻性做出判斷。將絲束帶展開成網(wǎng)，盡量讓纖維分離開來，通過醋酸纖網(wǎng)中纖維分布的均勻性來間接分析絲束帶結(jié)構(gòu)。本文采用機械牽拉的方式將絲束帶展開成網(wǎng)。以單相220 V、 功率6 W的電機作為牽伸設備(圖3)的動力裝置，截取30 cm長的絲束帶，用軟口夾均勻夾住其邊緣，將其附在可伸縮細針板上，在200 mm/min的定牽伸速率下拉伸6 min；然后撤掉細針板，再沿縱向施加一定張力，使絲束帶盡可能充分展開，完成絲束帶的橫向展開而形成醋酸纖網(wǎng)。其中細針板的作用是保證絲束帶各處以等比牽伸，使形成的醋酸纖網(wǎng)和原絲束帶中的纖維分布情況一致。

圖3 牽伸設備示意

1.2 圖像采集設備的選取

絲束帶經(jīng)過橫向牽伸展開而形成的醋酸纖網(wǎng)中，纖維有2種分布狀態(tài)：占絕大多數(shù)的離散分布的單纖維，極少數(shù)的由幾根纖維并排分布的纖維聚集體。

纖維彎曲使醋酸纖網(wǎng)具有一定厚度，增加成像的景深。此外，醋酸纖網(wǎng)的面積較大，通常有數(shù)平方米。因此，需要排除視野較小、景深較小的圖像采集方案，如基于光學顯微鏡的圖像采集。絲束帶的均勻性分析主要采用離線測評的方案，同時后續(xù)的圖像分析對圖像清晰度、放大倍數(shù)的要求較高，因此也不采用工業(yè)相機加鏡頭或數(shù)碼相機直接拍攝等方案。

經(jīng)過反復試驗，本文采用寬幅工業(yè)掃描儀采集圖像的方案。寬幅工業(yè)掃描儀在視野、清晰度、放大倍數(shù)等方面都可以滿足醋酸纖網(wǎng)中纖維分布圖像分析的要求。圖4為該掃描儀掃描絲束帶展開后形成的醋酸纖網(wǎng)所獲取的圖像。

圖4 掃描儀采集圖像

1.3 圖像信息的采集

采用寬幅工業(yè)掃描儀作為圖像采集設備，它的核心部件是線性CCD陣列，由CCD感光二極管將采集到的物體表面的漫反射光轉(zhuǎn)化為模擬電信號，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字電信號，最終完成圖像信息的采集[9]，原理如圖5所示[10]。圖像信息的采集過程：設置掃描儀的相關(guān)掃描參數(shù)；將展開的醋酸纖網(wǎng)置于黑色托板上；將帶著醋酸纖網(wǎng)的黑色托板從掃描儀的喂入口喂入，開始掃描醋酸纖網(wǎng)；從輸出口輸出黑色托板及醋酸纖網(wǎng)，即完成掃描，輸出醋酸纖網(wǎng)圖像。

圖5 掃描儀原理示意

2 圖像處理

圖像處理的目的是分離目標與背景，獲取圖像中纖維分布信息。在掃描儀獲得的纖網(wǎng)圖像中，纖維存在大量交錯，因此，獲取完全獨立的單根纖維用于精確分析的難度較大，準確計算纖維根數(shù)和分布也非常困難。

在采集的醋酸纖網(wǎng)圖像中，絕大多數(shù)纖維充分分離，呈現(xiàn)為1條近乎單像素曲線。但由于纖維經(jīng)過卷曲加工，展開后纖維之間有大量交叉，很難精確區(qū)分出1根完整纖維。因此，采用區(qū)域劃分、統(tǒng)計各區(qū)域內(nèi)纖維長度總量的方法來表征醋酸纖網(wǎng)均勻性。圖像處理流程見圖6。

2.1 圖像預處理

圖像預處理主要包括灰度化、去噪、邊緣檢測、二值化，最終實現(xiàn)將目標與背景分離，為獲得纖維的位置信息、求取纖維的覆蓋率做好準備。

圖6 圖像處理流程

2.1.1 灰度化及去噪

掃描儀采集圖像為BMP格式的彩色圖像[圖7(a)]，為方便圖像的后續(xù)處理，需要對圖像進行灰度化處理?；叶然筮€需要對圖像進行去噪處理，目的是減少噪聲對后續(xù)處理的干擾。去噪方式選用中值濾波法，采用3×3的小濾波窗口，以盡可能地保存圖像的細節(jié)信息[11]。由于醋酸纖網(wǎng)圖像中的黑色背景部分存在略微明顯的白色噪點，采用中值濾波可以取得較好的抑制效果。

2.1.2 邊緣檢測

由于掃描儀采集圖像中纖維的部分卷曲部位較為模糊，與背景灰度相近，所以不適用直接二值化[12]；而邊緣檢測對于這種細微的灰度變化則有良好的敏感度。因此，采用邊緣檢測強化目標再二值化的圖像分割方法[13-14]。如果直接對圖像二值化，則這部分纖維信息可能會丟失，如圖7(b)所示。

邊緣檢測采用基于Canny算子的方案，但與常用的Canny算法有所區(qū)別。傳統(tǒng)方案包括高斯濾波、求邊緣梯度和方向、非極大值抑制、邊緣連接4個部分[15]。針對醋酸絲束纖網(wǎng)的特殊性，為了最大限度地保存圖像中的纖維信息，采用中值濾波代替高斯濾波。處理效果如圖7(c)所示。

2.1.3 二值化

二值化的目的是將纖維目標從背景中分離出來。圖像經(jīng)過邊緣檢測處理后，可分為2個部分：白色邊緣部分、黑色非邊緣部分。邊緣部分又分為單纖維部分、幾根纖維交叉、并排分布的邊緣部分。由于聚集纖維經(jīng)過邊緣檢測只能提取其外輪廓，因此需要填充這些邊緣的內(nèi)部。具體處理方法：對邊緣檢測后得到的黑色非邊緣部分求取類間方差，找出其最大值所對應的灰度值，再利用該灰度值區(qū)分背景和纖維內(nèi)部。處理效果如圖7(d)所示。

(a) 原圖

(b) 直接二值化效果

(c) 邊緣檢測效果

(d) 最終提取效果

2.2 纖維分布信息提取

2.2.1 影響醋酸纖網(wǎng)均勻性的主要因素

醋酸纖網(wǎng)是由醋酸絲束帶經(jīng)過橫向拉伸之后形成的，而醋酸絲束帶是由更小的絲束帶合并、卷曲形成的。正是因為卷曲加工使絲束帶中纖維之間發(fā)生相互糾纏，在橫向拉伸時才能夠形成纖網(wǎng)。在實際生產(chǎn)中，影響醋酸纖網(wǎng)均勻性的因素主要是小絲束帶的偏移。小絲束帶在合并過程中偏離預定合并軌道，造成絲束帶的橫向不均勻。其中，小絲束帶合并軌道的偏移有3種情況：左偏、右偏、蛇形波動。下面以右偏為例進行說明：

絲束帶由5條小絲束帶合并形成。將絲束帶分成如圖8所示的5個部分。在正常情況下，5條小絲束帶應在預定合并軌道A、B、C、D、E上。當C軌道上的小絲束帶發(fā)生右移時，則破壞了絲束帶的均勻性，使D軌道上的小絲束帶條數(shù)大于1，而C軌道上的小絲束帶條數(shù)小于1。將絲束帶沿橫向拉開形成醋酸纖網(wǎng)的過程相當于將絲束帶放大的過程，在醋酸纖網(wǎng)上表現(xiàn)為D軌道的左側(cè)纖維較密集、C軌道的左側(cè)纖維較稀疏。

圖8 小絲束帶偏移示意

2.2.2 醋酸纖網(wǎng)縱向區(qū)域纖維分布量的提取

絲束帶由5條小絲束帶合并形成，根據(jù)這一關(guān)系，將纖網(wǎng)圖像按縱向等寬度地分為5個區(qū)域，分別求各區(qū)域內(nèi)的目標部分(即纖維)分布，并計算其覆蓋率，然后比較各區(qū)域的纖維覆蓋率。具體操作方案：將纖網(wǎng)圖像按寬度劃分為相等大小的5個區(qū)域，分別標為A、B、C、D、E；在各區(qū)域，累計提取的目標部分所對應的像素點個數(shù)，作為纖維在各區(qū)域的分布量。

3 圖像數(shù)據(jù)分析和結(jié)果

3.1 醋酸纖網(wǎng)均勻性表征

針對小絲束帶偏移引起的醋酸纖網(wǎng)不均勻，以縱向不同區(qū)域內(nèi)的纖維覆蓋率作為表征醋酸纖網(wǎng)整體均勻度的指標。

3.1.1 纖維覆蓋率的可行性分析

充分展開的醋酸纖網(wǎng)中的纖維，絕大多數(shù)為離散分布的纖維，另外存在少數(shù)幾根纖維并排分布的情況，重疊分布的纖維極少出現(xiàn)。因此，對于醋酸纖網(wǎng)中離散分布的纖維、幾根并排分布的纖維，它們在醋酸纖網(wǎng)中的覆蓋率是其直徑、長度的綜合考量。而這兩種分布形態(tài)的纖維為醋酸纖網(wǎng)的主體，所以醋酸纖網(wǎng)均勻性可以采用纖維覆蓋率進行表征。

3.1.2 算法分析

醋酸纖網(wǎng)是由絲束帶橫向拉伸而形成的，纖網(wǎng)中的纖維總體上沿縱向分布，且每一根纖維在縱向貫穿整張醋酸纖網(wǎng)。因此，纖網(wǎng)橫向上的纖維總根數(shù)在不同的縱向位置相同。若不考慮每根纖維的直徑在縱向上的差異，則可以認為醋酸纖網(wǎng)橫向上a～e 區(qū)域之間(劃分方式同縱向)的均勻度相同。在沒有發(fā)生小絲束帶偏移的情況下，同樣可以認為醋酸纖網(wǎng)縱向上A～E區(qū)域之間的均勻度相同。當小絲束帶發(fā)生偏移時，會引起醋酸纖網(wǎng)縱向上A～E區(qū)域之間的不均勻。因此，采用將醋酸纖網(wǎng)沿縱向分區(qū)域的方式，計算各區(qū)域的纖維覆蓋率并進行比較，再計算出各區(qū)域的纖維覆蓋率的CV值，進而判斷是否發(fā)生小絲束帶偏移。

3.2 處理結(jié)果分析

分別對醋酸纖網(wǎng)縱向區(qū)域和橫向區(qū)域的纖維覆蓋率的CV值進行分析，得出纖網(wǎng)橫向均勻性的穩(wěn)定值，以及纖網(wǎng)縱向不同均勻性的CV值范圍，以此來表征醋酸纖網(wǎng)及絲束帶的均勻性。

3.2.1 醋酸纖網(wǎng)均勻性測試結(jié)果分析

統(tǒng)計醋酸纖網(wǎng)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對于均勻醋酸纖網(wǎng)，其橫向覆蓋率的CV值一般在8.0%以內(nèi)、縱向覆蓋率的CV值也在8.0%以內(nèi)；對于不均勻醋酸纖網(wǎng)，其橫向覆蓋率的CV值一般在8.0%以內(nèi)、縱向覆蓋率的CV值則一般在8.0%以上。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，當醋酸纖網(wǎng)成網(wǎng)失敗時，其橫向覆蓋率的CV值大于8.0%、縱向覆蓋率的CV值分布無明顯規(guī)律，此時CV值測試結(jié)果無參考價值。理論上，醋酸纖網(wǎng)橫向的不同區(qū)域的總纖維根數(shù)相同，其對應的纖維覆蓋率也應該相同。但由于圖像采集的精確性、拉網(wǎng)過程中纖維斷裂、圖像處理過程中部分纖維信息丟失等原因，醋酸纖網(wǎng)橫向的不同區(qū)域的纖維覆蓋率的CV值不在5.0%以內(nèi)，通過試驗發(fā)現(xiàn)它實際上在8.0%以內(nèi)。而這個值剛好與縱向纖維覆蓋率CV值符合。

表1是隨機選取的20個試驗樣本的測試數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：對于成網(wǎng)較好的醋酸纖網(wǎng)(即其橫向覆蓋率CV值在8.0%以內(nèi))，其縱向覆蓋率CV值分布在1.0%～35.0%之間。覆蓋率CV值之所以存在分布極值，是由試驗樣本決定的。這些樣本是由某醋纖廠提供的，由于該廠的醋纖生產(chǎn)工藝較為成熟，對醋纖絲束帶均勻性的控制較好，幾乎不存在非常嚴重的不均勻。結(jié)合醋酸纖網(wǎng)不均勻性的程度及人工測試的均勻度等級劃分，將纖網(wǎng)縱向覆蓋率CV值的8.0%～ 35.0%分為3組：8.0%～16.0%為輕度不均勻；17.0%～ 25.0%為中度不均勻；26.0%～35.0%為重度不均勻。

表1 纖維覆蓋率CV值

3.2.2 纖維覆蓋率法與人工測試方法的纖網(wǎng)均勻性測試結(jié)果對比

人工測試方法的精確性雖然可以滿足目前工廠的技術(shù)需求，但是其存在明顯的缺陷：對經(jīng)驗豐富的技術(shù)工人的依賴性強，測試結(jié)果的穩(wěn)定性差。為了彌補人工測試方法的測試結(jié)果的穩(wěn)定性差的缺陷，使其更好地驗證纖維覆蓋率法的測試結(jié)果的正確性，采取措施：由5位經(jīng)驗豐富的技術(shù)工人分別對同一試樣進行均勻性評價，取其判斷結(jié)果中出現(xiàn)比例最高者作為最終測試結(jié)果，并將該測試結(jié)果與纖維覆蓋率法測試結(jié)果進行對比。隨機選取20個醋酸纖網(wǎng)試樣，包含均勻纖網(wǎng)和不均勻纖網(wǎng)。分別采用纖維覆蓋率法和人工測試方法測試醋酸纖網(wǎng)均勻性，測試結(jié)果如圖9所示，圖中縱坐標0、1、2、3、4依次對應無意義、均勻、輕度不均勻、中度不均勻、重度不均勻。

圖9 纖維覆蓋率法和人工測試方法測試結(jié)果對比

為了使2種測試方法的測試結(jié)果的對比效果更加明顯，圖9將表1中的精確測試結(jié)果放在一個均勻性判斷區(qū)間內(nèi)。觀察圖9可發(fā)現(xiàn)，2種測試方法得到的測試結(jié)果中，只有19#試樣存在差異，因此認為2種測試方法的測試結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

相對于傳統(tǒng)的人工測試方法，基于數(shù)字圖像處理、通過纖維覆蓋率來表征醋酸纖網(wǎng)均勻性的測試方法的主要優(yōu)點在于減少了人為因素對測試結(jié)果的干擾，這體現(xiàn)在2個方面：

(1) 在絲束成網(wǎng)方面，人工測試方法采用手工拉網(wǎng)，而纖維覆蓋率法采用機械成網(wǎng)，減少了手工操作對于成網(wǎng)的影響；

(2) 在均勻性表征方面，人工測試方法通過測試人員目測來進行，而本文采用一種穩(wěn)定的算法來計算醋酸纖網(wǎng)均勻性，所以減少了測試人員的視力、經(jīng)驗、情感等人為因素對測試結(jié)果的影響。

此外，本文提出的測試方法利用纖維覆蓋率來表征醋酸纖網(wǎng)均勻性，還存在一定的不足。本文中的覆蓋率只包含纖維的直徑、長度信息，所以無法體現(xiàn)出纖維質(zhì)量分布的均勻性情況。今后可以嘗試建立纖維直徑與其質(zhì)量的關(guān)系，通過這種對應關(guān)系來表征纖維質(zhì)量分布的均勻性，使表征更加綜合、全面。經(jīng)過工廠的實際測試，纖維覆蓋率法可以滿足測試要求，具有較高的實用價值。

[1] 李鵬翔, 吳韶華, 楊占平, 等. 二醋酸纖維絲束紡絲工藝與性能的研究進展[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品, 2014, 32(2): 8-12.

[2] 張澄民, 劉兆強. 卷煙濾嘴兩種生產(chǎn)儲運系統(tǒng)比較[J]. 物流科技, 2012 (3): 105-107.

[3] 張敏潔, 董翔, 徐杰, 等. 紡織品 非織造布試驗方法 第1部分 單位面積質(zhì)量的測定: GB/T 24218.1—2009[S]. 北京: 中國標準出版社, 2010.

[4] 劉明, 鄭宇英, 王穎, 等. 紡織品 織物拉伸性能 第1部分 斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法): GB/T 3923.1—2013[S]. 北京: 中國標準出版社, 2014.

[5] 肖坤楠, 李佳, 夏振然, 等. 靜電紡纖網(wǎng)纖維取向分布的測量程序設計[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品, 2012, 30(7): 29-32.

[6] 潘如如, 劉基宏, 高衛(wèi)東,等. 一種納米纖維非織造布分布均勻性觀察方法：CN201210430904.9[P]. 2012-10-31.

[7] WANG Rongwu, XU Bugao, LI Cailan. Accurate fiber orientation measurements in nonwovens using a multi-focus image fusion technique[J]. Textile Research Journal, 2014, 84(2): 115-124.

[8] 周明, 王鴻博, 王銀利, 等. 基于圖像處理技術(shù)的納米纖維膜孔隙率表征[J]. 紡織學報,2012, 33(1): 20-23.

[9] WATANABE H, MASAOKA H, OHIGASHI T, et al．Supporting USB devices for the global migration [C]//10th Annual International Symposium on Applications and the Internet. 2010: 153-156．

[10] 祖力. CCD的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 成都: 電子科技大學, 2012.

[11] 陳健, 鄭紹華, 余輪, 等. 基于方向的多閾值自適應中值濾波改進算法[J]. 電子測量與儀器學報, 2013, 27(2): 156-161.

[12] 童立靖, 張艷, 舒巍, 等. 幾種文本圖像二值化方法的對比分析[J]. 北方工業(yè)大學學報, 2011, 23(1): 25-33.

[13] 張琪. 結(jié)合邊緣檢測的圖像二值化算法[D]. 長春: 吉林大學, 2011.

[14] 盧桂馥, 范影樂, 龐全. 基于邊緣檢測的二值化方法研究[J]. 計量技術(shù), 2003(12): 3-5.

[15] 岡薩雷斯, 伍茲. 數(shù)字圖像處理[M]. 3版. 阮秋琦, 阮宇智, 譯. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2011: 445-465.

[16] 吳佳鵬, 楊兆選, 韓東, 等. 基于小波和Otsu法的二維條碼圖像二值化[J]. 計算機工程, 2010, 36(10): 190-192.

Measurement for the uniformity of acetate fiber webs based on digital image processing

HouWenming1,WangXu2,HouJue1,WangRongwu1

1. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620, China;2. Fiber Inspection Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830011, China

The characterization and determination method of the uniformity of acetate fiber webs were discussed. The fibers’ covering area of different areas in acetate fiber webs was obtained by the digital image process, and the coverage rate of fibers was calculated. Then the relationship between the coverage rate of fibers and the uniformity of fiber webs was established to charactirize the uniformity of acetate fiber webs. First, the acetate tow was fully spread out, and a scanner was used to collect the images of the fiber webs. Then, the edge of fiber was extracted to separate the target and the background. Finally, theCVvalue of coverage rates of fibers in different areas was calculated to characterize the uniformity of fibers’ distribution. The results showed that there was a high consistency between the calculated result by this method and the artificial evaluation. In the production process control testing of acetate fiber webs, the coverage rate of fibers could be utilized to characterize the uniformity of fibers’ distribution in acetate fiber webs.

tow, acetate fiber web, uniformity, coverage rate of fiber, digital image process

*2011年國家自然基金項目(61172119)

2016-10-13

侯文明，男，1989年生，在讀碩士研究生，主要研究方向為圖像檢測

王榮武，Email：wrw@dhu.edu.cn

TS151.9

A

1004-7093(2017)02-0037-08