CN102830045A - 基于图像处理的织物沾水等级客观评定方法 - Google Patents

基于图像处理的织物沾水等级客观评定方法 Download PDF

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刘成霞
刘圣剑
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Abstract

本发明涉及一种基于图像处理的织物沾水等级客观评定方法。现有的方法评定结果不理想，一致性较差，同时会因为疲劳而产生较大的评定误差。本发明首先进行织物沾水性实验，获取织物沾水图像，并对该图像进行预处理。其次进行边缘检测、形态学处理，提取并求出圆形检测区面积。然后求出湿润面积，计算织物湿润面积比。最后确定AATCC织物沾水性标准照片中织物6个沾水等级的分界值，根据湿润面积比和沾水等级分界线，确定织物的沾水等级。本发明减少了心理、环境因素等对判定结果的影响，因此相对来说更客观。

Description

基于图像处理的织物沾水等级客观评定方法
技术领域
本发明属于纺织服装性能测试领域，尤其涉及一种对织物沾水等级进行评定的方法。
背景技术
织物的沾水性（也称拒水性）是指在指定的人造淋雨器下，织物经规定时间抗拒吸收雨水的能力。在对织物沾水性能等级评定时，传统的评定方法是评定者在一定的光照条件下通过人眼来对比试验面料和标准样品照片而得出结论。这种方法会受到评定者生理、心理及社会环境的影响，往往导致评定结果不理想，一致性较差，同时会因为疲劳而产生较大的评定误差。
发明内容
本发明的目的在于针对以上织物沾水等级评定中存在的问题，提出一种操作简单、运用计算机图像处理技术对织物沾水等级进行客观评价的方法，以代替人工目测，实现快速、简便、客观的沾水等级评定。
本发明方法具体是：
步骤1.根据美国纺织化学师与印染师协会标准AATCC22-2005《纺织品拒水性测试喷淋法》进行织物沾水性实验，并获取织物沾水图像。
步骤2.对织物沾水图像进行灰度化、直方图均衡化和中值滤波的预处理。
步骤3.对预处理后的织物沾水图像用roberts算子进行边缘检测，然后进行膨胀、腐蚀、细化的形态学处理。
步骤4.形态学处理后，提取并求出圆形检测区面积。
步骤5.对预处理后的织物沾水图像用canny算子对湿润区域进行边缘检测。
步骤6.用Photoshop提取边缘检测后的圆形检测区，对确定圆形检测区后的织物沾水图像求反，腐蚀处理后求出湿润面积。
步骤7.根据湿润面积和圆形检测区面积，计算织物湿润面积比。
步骤8.用以上步骤计算AATCC织物沾水性标准照片中6个沾水等级的湿润面积比。
步骤9.确定织物6个沾水等级的分界值，以0级和1级为例，设分界值为X 0：根据下式计算得到0级和1级的分界值X 0；
Figure 342556DEST_PATH_IMAGE001
其中，R 0为0级标准样照的湿润面积比；R 1为1级标准样照的湿润面积比。
步骤10.根据湿润面积比和沾水等级分界线，确定织物的沾水等级。
本发明的有益效果：相比传统的肉眼主观判定，基于图像处理的客观评价方法减少了心理、环境因素等对判定结果的影响，因此相对来说更客观；在判定效率方面，主观判定会因人的长时间工作而产生视觉疲劳，计算机处理则把人从持续对比中解放出来，所以评价效率更高。
附图说明
图1为织物沾水图像的预处理过程；
图2为圆形检测区域的图像处理过程；
图3为湿润区域的处理过程；
图4为AATCC织物沾水性等级评价标准样照。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
本发明方法的实施步骤为：
1.根据美国纺织化学师与印染师协会标准AATCC22-2005《纺织品拒水性测试喷淋法》进行织物沾水性实验，并用数码相机获取织物沾水图像。
2.预处理：对织物沾水图像进行彩色图像灰度化、直方图均衡化和中值滤波的预处理,如图1（a）、(b)、(c)。
（1）彩色图像灰度化：从数码相机得到的图像是彩色RGB图像，首先将其转换成灰度图像。
转换公式为：
Figure 2012102625145100002DEST_PATH_IMAGE002
，其中Gray(i,j)为转换后的黑白图像在（i,j）点处的灰度值，R、G、B分别为红色、绿色和蓝色分量值。
（2）直方图均衡化：灰度化后的图像灰度范围太小，对比不明显，为了增强灰度图像的对比度，对灰度图像进行直方图均衡化处理。其计算步骤如下：
①列出原始图像的灰度级
Figure 593147DEST_PATH_IMAGE003
,i=0,1…,k,…L-1,其中L是灰度级的个数；
②统计各灰度级的像素数目,i=0,1…,k,…L-1；
③计算原始图像直方图各灰度级的频数
Figure 228659DEST_PATH_IMAGE005
其中n为原始图像总的像素数目；
④计算累计分布函数
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
⑤应用以下公式计算映射后的输出图像的灰度级
Figure 869593DEST_PATH_IMAGE007
为输出灰度级的个数：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，其中，INT为取整符号；
⑥统计映射后各级灰度级的像素数目
Figure 130810DEST_PATH_IMAGE009
；
⑦计算输出图像直方图
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；
⑧用
Figure 675055DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 668419DEST_PATH_IMAGE011
的映射关系修改原始图像的灰度级，从而获得直方图近似为均匀分布的输出图像。
（3）去噪处理：为了去除高频噪声，对局部图像进行平滑处理，选择3×3的中值滤波器对直方图均衡化图像进行处理。工作步骤如下：
①模板在图像中漫游，并将模板中心与图像中某个像素位置重合；
②读取模板下各对应像素的灰度值；
③将这些灰度值从小到大排成一列；
④找出这些值中排在中间的一个；
⑤将这个中间值赋给对应模板中心位置的像素。
3.织物沾水圆形检测区边缘检测及面积提取
（1）对预处理后的织物沾水图像用roberts算子进行边缘检测，如图2（a）。
边缘检测是为了将目标从背景中识别出来。基本思想是利用边缘增强算子，突出图像中的局部边缘，然后定义像素的“边缘强度”，通过设置阀值的方法提取边缘点集。roberts算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，该算子只使用当前像素的2×2邻域，表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
（2）对roberts算子边缘检测图像进行膨胀、腐蚀和细化的形态学处理，分别见图2（b）、（c）、（d）。
膨胀：由于检测到的边缘存在不连续且不是单像素现象，为了使不连续的边缘连接起来，本实施例采用3×3的十字形结构元素进行膨胀处理。A用B结构元素膨胀为
Figure 796650DEST_PATH_IMAGE013
，其意义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
对所有
Figure 346711DEST_PATH_IMAGE015
或
Figure DEST_PATH_IMAGE016
腐蚀：为了去除点或短线等噪声，对膨胀后的图像进行腐蚀操作。A用B结构元素腐蚀为
Figure 261576DEST_PATH_IMAGE017
，其意义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
对所有
Figure 753737DEST_PATH_IMAGE015
或
Figure 808412DEST_PATH_IMAGE019
细化：为了使边缘单位像素化，对腐蚀后的图像再进行细化处理。其算法为：
①分配跟图像一样大小的内存空间，清零用于计算；
②扫描整幅图像，如果遇到目标点（白色点），判断它周围（8个方向）是不是都是目标点，如果不是，对应点位置的计数器不变，不过周围（8个方向）都是目标点，对应点位置的计算器加1；
③一次扫描完以后将计数器为零对应原始图像上的点变成背景（黑色）；
④一直重复扫描到原始图像的像素都没有发生改变；
⑤释放内存空间。
（3）圆形检测区域的面积提取：根据AATCC（美国纺织化学师与印染师协会）检测标准，检测区域的边缘是圆形的金属框， 所以借助Photoshop图像处理软件中的磁性套索工具来快速提取圆形检测区域,如图2（e），然后对圆轮廓进行求反操作,如图2（f），再求出圆形检测区域面积S 2。
4.织物沾水湿润区域的检测与湿润面积的提取
（1）用canny算子对预处理后的图像进行测湿润区域边缘检测,如图3（a），canny算子边缘检测算法的过程：
①高斯滤波平滑图像；
②利用微分算子计算梯度的幅值和方向；
③对梯度幅值应用非极大值抑制；
④采用“双阈值”方法检测和连接边缘。
（2）用Photoshop提取圆形检测区域，然后进行求反和腐蚀处理，最后求湿润面积S 1。圆形检测区提取见图3（b），求反见图3（c），腐蚀见图3（d）。
5.湿润面积比的计算
根据湿润面积S 1和检测区域面积S 2，按照下式计算织物湿润面积比R。
Figure DEST_PATH_IMAGE020
6.织物沾水等级客观评价
（1）将AATCC织物沾水性等级评价的标样用扫描仪进行图像采集，如图4所示，然后用以上图像处理和特征提取的步骤提取标样中6个沾水等级的湿润面积比，分别为R 0、R 1、R 2、R 3、R 4、R 5。
（2）计算织物沾水等级划分的分界线，以0级和1级为例，设分界值为X 0：根据下式计算得到X 0， 
Figure 145852DEST_PATH_IMAGE001
同理求得1级与2级的分界值X 1；2级与3级的分界值X 2；3级与4级的分界值X 3；4级与5级的分界值X 4。
（3）根据湿润面积比R和沾水等级分界线，确定织物沾水等级。
如果X 0≤R，则织物沾水等级为0级；
如果X 1≤R＜X 0，则织物沾水等级为1级；
如果X 2≤R＜X 1，则织物沾水等级为2级；
如果X 3≤R＜X 2，则织物沾水等级为3级；
如果X 4≤R＜X 3，则织物沾水等级为4级；
如果R＜X4，则织物沾水等级为5级。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修订，均为本发明的技术范畴。

Claims (1)

1.基于图像处理的织物沾水等级客观评定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1.根据美国纺织化学师与印染师协会标准AATCC22-2005《纺织品拒水性测试喷淋法》进行织物沾水性实验，并获取织物沾水图像；
步骤2.对织物沾水图像进行灰度化、直方图均衡化和中值滤波的预处理；
步骤3.对预处理后的织物沾水图像用roberts算子进行边缘检测，然后进行膨胀、腐蚀、细化的形态学处理；
步骤4.形态学处理后，提取并求出圆形检测区面积；
步骤5.对预处理后的织物沾水图像用canny算子对湿润区域进行边缘检测；
步骤6.用Photoshop提取边缘检测后的圆形检测区，对确定圆形检测区后的织物沾水图像求反，腐蚀处理后求出湿润面积；
步骤7.根据湿润面积和圆形检测区面积，计算织物湿润面积比； 
步骤8.用以上步骤计算AATCC织物沾水性标准照片中6个沾水等级的湿润面积比；
步骤9.确定织物6个沾水等级的分界值，以0级和1级为例，设分界值为X 0：根据下式计算得到0级和1级的分界值X 0；
Figure 115395DEST_PATH_IMAGE001
其中，R 0为0级标准样照的湿润面积比；R 1为1级标准样照的湿润面积比；
步骤10.根据湿润面积比和沾水等级分界线，确定织物的沾水等级。
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