紡織工業(yè)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)運(yùn)用

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【摘要】我國(guó)現(xiàn)代的科技進(jìn)步，使越來(lái)越多的技術(shù)手段被應(yīng)用到紡織業(yè)中，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)便是其中之一。通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，紡織物品的表面性能得到科學(xué)的分析。鑒于此，對(duì)計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)在紡織工業(yè)中的運(yùn)用進(jìn)行探討，并展望其應(yīng)用前景，以期為紡織工業(yè)的發(fā)展提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)；圖像處理；紡織工業(yè)

引言

在眾多的現(xiàn)代化技術(shù)手段中，圖像處理技術(shù)是其中一門(mén)重要的學(xué)科技術(shù)，其涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)、幾何學(xué)、數(shù)字信號(hào)處理、信息論、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域知識(shí)，通過(guò)這些領(lǐng)域知識(shí)的相互交叉，從而演變出圖像處理技術(shù)這樣一種新型的邊緣學(xué)科。對(duì)于圖像處理技術(shù)來(lái)說(shuō)，其發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，距今為止也僅有短短的二三十年時(shí)間，但是自圖像處理技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，便得到了迅速的普及與應(yīng)用，尤其是在紡織工業(yè)中，已經(jīng)普遍采用數(shù)字圖像分析技術(shù)?？梢哉f(shuō)，該技術(shù)在紡織工業(yè)中具有非常廣闊的發(fā)展前景。

1紡織業(yè)的圖像處理特點(diǎn)

現(xiàn)代紡織企業(yè)在生產(chǎn)和制作紡織物品時(shí)，需要深入分析與評(píng)估紡織品所需原材料以及半成品與成品的質(zhì)量，這就需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)紡織品樣品進(jìn)行采集，以此實(shí)施數(shù)字化處理。在此過(guò)程中，便需要運(yùn)用到二維傅立葉變換技術(shù)，該技術(shù)是將空間內(nèi)的圖像實(shí)施轉(zhuǎn)換，以使其成為頻域內(nèi)的復(fù)函數(shù)。在二維傅立葉變換技術(shù)中，可以通過(guò)不同頻率的變化幅度來(lái)反映圖像中的灰度強(qiáng)度分布情況，并且利用傅立葉變換還能使圖像內(nèi)的指定方向灰度梯度變化情況得到進(jìn)一步確定，并以此為原理，即使圖像有著更大的單位，也能進(jìn)行在線測(cè)量。對(duì)于計(jì)算機(jī)圖像增強(qiáng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，該處理方式是將圖像中會(huì)影響分析的因素進(jìn)行有效消除，以使圖像更加吸引用戶的注意力，引起用戶對(duì)圖像內(nèi)容的興趣。通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像增強(qiáng)技術(shù)，能夠使圖像的視覺(jué)效果得到進(jìn)一步體現(xiàn)，從而使處理后的圖像能夠給人們帶來(lái)更強(qiáng)的視覺(jué)效果。在圖像中，各個(gè)像素組成了若干個(gè)集合，在具體處理過(guò)程中，需要進(jìn)行圖像閾值處理，閾值處理是對(duì)邊緣處理和圖像連接處理進(jìn)行結(jié)合運(yùn)用，從而使圖像在閾值化以后，能夠獲得所需的二進(jìn)制圖像。不過(guò)，二進(jìn)制圖像仍有其缺點(diǎn)，比如二進(jìn)制圖像的設(shè)計(jì)要求可能難以達(dá)到預(yù)期要求，所以在有些情況下，還需要對(duì)二進(jìn)制圖像進(jìn)行其他形式的處理，以使圖像處理質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，例如收縮處理、變薄處理、骨架繪制、變粗處理等。

2紡織工業(yè)中計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的運(yùn)用分析

2.1非織造布中纖維取向評(píng)定

對(duì)于現(xiàn)有的非織造布而言，其材料性能在很大程度上受到纖維性能的影響。一直以來(lái)，工作人員在利用手動(dòng)圖像處理方法來(lái)對(duì)纖維方向進(jìn)行分析時(shí)，這種處理方法顯得過(guò)于原始。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這也使得圖像處理方法得到了改進(jìn)，從而增加了張力、折射、超聲及微波等許多新的分析項(xiàng)目，這些新項(xiàng)目使手動(dòng)圖像分析質(zhì)量及效率得到了有效提高，不過(guò)仍舊無(wú)法對(duì)纖維可靠性問(wèn)題進(jìn)行有效解決。因此，在利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)分析非織造物中的纖維取向過(guò)程中，需要研究出一種更好的方法。在利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)非織造物纖維進(jìn)行分析處理時(shí)，可以采用的具體方法有以下幾種，第一種為流場(chǎng)分析法，考慮到圖像邊緣能夠?qū)D像取向場(chǎng)進(jìn)行表示，即通過(guò)圖像處理與計(jì)算來(lái)得到相應(yīng)的像素值，然后以梯度排列方式來(lái)進(jìn)行豎直排列，以使圖像能夠分割成若干個(gè)小窗口，這樣便可通過(guò)數(shù)值來(lái)對(duì)圖像幅度及矢量方向進(jìn)行分析，由此便可對(duì)總平均方向進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而得出方向分布函數(shù)。這種方法還處于初期摸索階段。所以，流場(chǎng)分析方法仍舊被主要應(yīng)用到纖維平均取向角處理工作中，平均取向角是無(wú)法對(duì)取向分布信息進(jìn)行完整表達(dá)的，而且有著較低的平均取向標(biāo)準(zhǔn)。第二種方法為直接蹤跡法，這種方法是以纖維直接操作為原理，以此對(duì)圖像進(jìn)行直接性的識(shí)別與測(cè)量。在圖像中有著許多弧，這些弧便是光纖原始中軸，由此便可采取不同處理方法及手段來(lái)進(jìn)行直接性的纖維操作，雖然不同處理方法的實(shí)踐成果有所差異，不過(guò)都能取得較為理想的處理效果。所以，以計(jì)算時(shí)間為角度，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施優(yōu)化是非常可行的。當(dāng)然，在運(yùn)用直接蹤跡法過(guò)程中，需要將縮短優(yōu)化時(shí)間作為重點(diǎn)，通過(guò)精細(xì)化處理后實(shí)施電弧跟蹤[1]。

2.2分析紡織品表面特性

在處理織物表面特性過(guò)程中，可以采取相應(yīng)的應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在識(shí)別紡織物品中的設(shè)計(jì)瑕疵時(shí)，便可利用計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序來(lái)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)瑕疵進(jìn)行識(shí)別和分類(lèi)。對(duì)于紡織物來(lái)說(shuō)，其外觀好壞取決于紡織物表面是否存在嚴(yán)重瑕疵。所以，在識(shí)別與分類(lèi)紡織物的表面瑕疵時(shí)，需要將紡織物等級(jí)作為一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在對(duì)圖像特征區(qū)域進(jìn)行提取時(shí)，主要是采用灰度統(tǒng)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始致力于織物疵點(diǎn)的圖像處理研究課題，而我國(guó)則尚未開(kāi)展相應(yīng)的研究，不過(guò)在紡織物特性檢測(cè)中卻也取得了一些研究成果，從整體上來(lái)說(shuō)，我國(guó)對(duì)圖像處理技術(shù)在紡織特性檢測(cè)中的運(yùn)用研究方面仍舊還有一段較長(zhǎng)的路要走。

2.3起毛、起球測(cè)定

紡織物在使用過(guò)程中，起毛、起球性能是影響其使用壽命的一種重要因素。所以，要使紡織物性能得到有效監(jiān)測(cè)，如果仍舊采用以往的圖像處理方法，比如對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分類(lèi)與比較，不僅處理結(jié)果的主觀性較強(qiáng)，而且也無(wú)法進(jìn)行定量描述[2]。而利用顯微鏡來(lái)對(duì)凸起根數(shù)進(jìn)行計(jì)算，該方法則需耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間和較多的人力。所以，相比于傳統(tǒng)圖像處理來(lái)說(shuō)，數(shù)字化圖像處理有著更加準(zhǔn)確、快速的實(shí)踐效果，在對(duì)織物表面起毛、起球性能進(jìn)行分析過(guò)程中具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

2.4圖案識(shí)別

織物圖案的自動(dòng)識(shí)別如下：第一步便是預(yù)處理，比如對(duì)圖像像素值進(jìn)行歸一化處理；第二步是提取。例如圖像像素值可以通過(guò)矢量來(lái)進(jìn)行特征表示。在實(shí)際匹配時(shí)，需要對(duì)這些特征進(jìn)行對(duì)比，然后匹配到預(yù)存的模型或模板進(jìn)行參考，通過(guò)統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別方法來(lái)實(shí)施分類(lèi)；第三步是對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行輸出。除此之外，許多混紡紗的混紡比均是采用顯微鏡橫截面觀察法與化學(xué)分析法來(lái)實(shí)施圖像處理的，不過(guò)因化學(xué)分析法的選擇相對(duì)較少，這也使其實(shí)踐效果難以達(dá)到預(yù)期[3]。

2.5處理方式

現(xiàn)階段，人們?cè)诶糜?jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)進(jìn)行紡織品分析時(shí)，仍舊主要采用兩種處理方式，一種是客觀性的圖像處理方式，另一種則是主觀性的處理方式，對(duì)于主觀性的處理方式來(lái)說(shuō)，其需要根據(jù)工作人員的主觀思維來(lái)進(jìn)行判斷與分析，以此對(duì)產(chǎn)品的樣式及外觀做出評(píng)估，雖然該方式的圖像處理速度較快，并且所涉領(lǐng)域也較為廣泛，但該方式的主觀性卻非常強(qiáng)，對(duì)工作人員的自身素質(zhì)有著很強(qiáng)的依賴性，無(wú)法適用于紡織品生產(chǎn)與設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作。而客觀性的圖像處理方式則具有較強(qiáng)的客觀性，除了紡織品的樣式及外觀開(kāi)發(fā)工作以外，所有的其他開(kāi)發(fā)工作都適用于這種處理方式[4]。

3應(yīng)用前景

在現(xiàn)代紡織業(yè)發(fā)展中，圖像處理技術(shù)有著較好的發(fā)展前景，其具體發(fā)展趨勢(shì)可以從以下方面進(jìn)行體現(xiàn)：首先，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷更新，將有更多更好的圖像處理方法被應(yīng)用到紡織品評(píng)價(jià)工作中；其次，在紡織生產(chǎn)與質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程中，將對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更加頻繁的應(yīng)用。例如，在梳理網(wǎng)密度及均勻度控制過(guò)程中，可以通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制方法的不足，以此提高控制效果。計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷創(chuàng)新與深入研究，將使該技術(shù)在紡織業(yè)中的應(yīng)用變得更加廣泛且深入，尤其是新算法的出現(xiàn)，比如遺傳算法、人工智能等，這些都將被逐漸應(yīng)用到紡織業(yè)生產(chǎn)工作中，從而使紡織物圖像處理能夠完全以人的思維及視覺(jué)來(lái)開(kāi)展具體工作，進(jìn)而使企業(yè)真正生產(chǎn)出更高質(zhì)量、更加符合人們審美觀念的紡織產(chǎn)品。

4結(jié)語(yǔ)

紡織品的人工檢驗(yàn)方式已經(jīng)持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間，但這種方式過(guò)于耗時(shí)耗力。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使該工作能夠利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行代替，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別及處理技術(shù)，可使紡織品檢驗(yàn)效率得到極大提高。不過(guò)，要想真正實(shí)現(xiàn)紡織物的圖像在線檢測(cè)仍舊需要經(jīng)歷一段較長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1]馬輝.計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在紗線性能測(cè)試中的應(yīng)用[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2015，44(6):71-75.

[2]黃立生.圖像處理技術(shù)在紡織檢測(cè)中的應(yīng)用[J].山東紡織經(jīng)濟(jì)，2016(6):33-34.

[3]張雷.數(shù)字圖像處理技術(shù)在紡織檢測(cè)中的研究和應(yīng)用[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020(14):217-218.

[4]卓秋娜.數(shù)字圖像處理技術(shù)在紡織檢測(cè)中的研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2017(4):176-177.

作者：崔宏堯 劉敏智 單位：衡水職業(yè)技術(shù)學(xué)院