织物起拱残留高度的预测方法.pdf

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1、第3 0 卷第9 期 2 0 0 9 年9 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 3 0N o 9 S e p 2 0 0 9 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 9 ) 0 9 0 0 3 7 0 4 织物起拱残留高度的预测方法 王道航，姜晓云，张成蛟，周小红 ( 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江杭州3 1 0 0 1 8 ) 摘要织物起拱残留高度在测量中是动态变化的，这种变化又是微量的，人工静止测量容易产生较大的误差。 为了提高织物起拱残留高度测量的可靠性和自动化程度

2、，基于M a t L a b 程序，利用图像处理技术，对从改进后的图像 采集平台获取的织物起拱图像进行处理，通过动态阈值变换、欧氏距离算法等，计算得到未起拱织物与起拱织物之 间的欧氏相对距离，经线性回归分析得到相应的实际织物起拱残留高度。实验和分析表明，采用该方法测量并计 算出的织物起拱残留高度与实际测量值之间没有显著性差异，达到了所要求的测量精度。 关键词起拱残留高度；图像处理；M a t L a b ；弹力织物 中图分类号：T S1 0 1 8文献标志码：A P r e d i c t i o nm e t h o df o rf a b r i cr e s i d u a lb a g

3、 g i n gh e i g h t W A N GD a o h a n g ，J I A N GX i a o y u n ，Z H A N GC h e n g j i a o ，Z H O UX i a o h o n g ( K e yL a b o r a t o r yo fA d v a n c e dT e x t i l eM a t e r i a l s M a n u f a c t u r i n gT e c h n o l o g y ，M i n i s t r yo fE d u c a t i o n ， Z h e j i a n gS c i T e

4、 c hU n i v e r s i t y ，H a n g z h o u ，Z h e j i a n g 3 1 0 0 1 8 ，C h i n a ) A b s t r a c tT h ev a r y i n go ft h er e s i d u a lb a g g i n gh e i g h ti sd y n a m i ca n dp e t t yw h i c ht e n d st om a k ee r r o r sw h e n h u m a nc a r r i e so u tt h em e a s u r e m e n t T oe n

5、 h a n c et h er e l i a b i l i t ya n da u t o m a t i o no ft h em e a s u r eo ff a b r i cr e s i d u a l b a g 百n gh e i g h t ，t h er e l a t i v ed i s t a n c eo ft h ew e a v eb a g g i n gW a sc a l c u l a t e db yu s i n gd y n a m i ct h r e s h o l da n d E u c l i d e a nd i s t a n

6、c et h r o u g ht h en e wi m a g ec o l l e c t i o ns y s t e mb a s e do nM a t L a b T h ef a b r i cr e s i d u a lb a g g i n g h e i g h tf o r m u l aw h i c h c a bp r e d i c tt h ef a b r i cb a g g i n gW a so b t a i n e db yl i n e a rr e g r e s s i o na n a l y s i s E x p e r i m e

7、n t s d e m o n s t r a t et h a tn on o t a b l ed i f f e r e n c ei sf o u n do ft h ed a t ao b t a i n e db e t w e e nt h ep r e d i c t i o nm e t h o da n dm a n u a l m e a s u r e m e n t ，a n dt h ed e s i r ea c c u r a c yo fm e a s u r e m e n ti sa c h i e v e d K e yw o r d s r e s i

8、 d u a lb a g g i n gh e i g h t ；i m a g ep r o c e s s i n g ；M a t L a b ；e l a s t i cf a b r i c 弹力织物是服装面料的主流产品，伸缩自如、舒 适合体等性能符合消费者追求舒适随意、方便快捷 的生活方式。与普通服用面料一样，弹力织物在人 体运动过程中反复受力变形，如：长时间坐着或反复 做蹲、起运动，肘或膝盖等部位织物产生重复的或静 态的多向拉伸、弯曲、折皱等，会导致弹力织物产生 起拱变形。织物起拱。4o 是织物的伸长回复性能受 到破坏而引起的。由于织物起拱形态不规则且是动 态变化的，采用目测起

9、拱残留高度的实验方法，因实 验人员不同将造成误差。随着计算机数字图像处理 技术在纺织行业各个领域的应用，利用计算机技术 测量织物形变已是一个重要的方向I s - 引。目前关于 起拱图像处理主要是通过拍摄实际起拱图像进行主 观评价。本文利用M a t L a b 的数字图像处理技术，通 过动态阈值变换计算出起拱前后的欧氏相对距离， 再通过数理统计的方法计算出织物的实际起拱残留 高度。 1 织物起拱图像采集平台的设计 在织物起拱数字图像中，目标物体的表面形状 是由织物表面形状对光的反射强度不同来表现的。 图像的光强度厂( 茗，) ，) 取决于照射光强度i ( 石，Y ) 0 等掣时 八卜1 1 ，

10、当山掣时n 式中为阈值 图像的二值化处理关键足阈值的确定。由 于织物起拱灰度图像不均匀，采用动态阈值法对起 拱织物图像进行处理，阈值叫从1 变化到0 ，图像会 从全黑逐渐变成全白，即：当阈值变化，图像中黑白 2 种颜色点的个数会随之变化。图2 为阈值叫= 0 5 3 ，双组分复合长丝弹力斜纹织物起拱前后不同 时间的二值化清晰图像。 实验用织物：经纱为7 7 8d t e x 涤纶长丝，纬纱 为1 6 6 7d t e x 双组分复合长丝；经密为2 2 7 根l Oc m ， 纬密为1 0 9 根1 0C i “ 1 ；织物组织为2 2 斜纹，面密度 为1 8 7g m 2 。 3 2 欧氏相对

11、距离 利用欧氏距离公式d ( 戈，Y ) = 广i 一 ( Y “一Y j k ) 2 ，表达2 块织物图像的白点数量在 不同阈值下所占比例之差的和，如图3 所示。用 M a t L a b 语句Y = p d i s t ( 戈) ，计算出阈值叫每次变换 0 0 1 ，从1 到0 ，共1 0 1 次( m = 1 0 1 ) ，织物未起拱图像 与起拱图像之间的欧氏相对距离，可以看出，2m i n 残留高度曲线与未起拱曲线之间的距离最大，而 6 2m i n 残留高度曲线与未起拱曲线之间的距离 最小。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase fro

12、m www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第9 期 王道航等：织物起拱残留高度的预测方法 3 9 墨 丑 圯 妪 垭 皿 图2 阈值为0 5 3 时二值化处理后图像 F i g 2B i n a r yi m a g ea f t e rp r o c e s s i n go ft h r e s h o l d0 5 3 ( a ) O r i g i ni m a g e ；( b ) R e s i d u a lb a g g i n gi m a g eo f2r a i n ； ( e ) R e s i d u a lb a g g

13、 i n gi m a g eo f3 2m i n ；( d ) R e s i d u a lb a g g i n gi m a g eo f6 2m i n 一未起拱 一2 m i n 起拱残留高度 阈值 图3阈值变换与白点所占比例关系 F i g 3 R e l a t i o no ft h r e s h o l dt r a n s f o r m a t i o na n d d o t sp e r c e n t a g e s 4欧氏相对距离与起拱残留高度关系 参照F Z T0 1 0 5 4 5 - - 1 9 9 9 ，测量双组分复合长丝 弹力斜纹织物的起拱残留高度

14、。织物起拱后2r a i n ， 第1 次读数，此后，每隔5m i n 读数。取实验5 次平 均值，结果见表l 。l ，为人工测量起拱残留高度；X 为计算出的欧氏相对距离。 4 1 回归方程的建立 设：y 为人工测量起拱残留高度；X 为欧氏相对 距离。二者具有线性关系，数学结构以式( 2 ) n 们的 形式表达： y = 8 0 + 卢lX + e E ( e ) ：0 ，D ( e ) = 盯2( 2 ) 式中：卢。为回归常数；卢为回归系数；e 为不可观测 的随机误差；E ( e ) 表示e 的数学期望值；D ( e ) 表示 e 的方差。 根据样本值( 菇。，Y 。) 按最小二乘法求出参数

15、卢。 与p 的最小二乘估计，从而得到方程王，= p 。+ 口x ，并通过回归方程的显著性检验。 表1 人工测量起拱残留高度与欧氏相对距离 T a b 1 R e s i d u a lb a g g i n gh e i g h tm e a s u r e da r t i f i c i a l l y a n dE u c l i d e a nd i s t a n c e 假设，H 。：卢。= 0 ，H 。：p 。0 。当假设。成立时 说明l ，与x 之间无线性关系；当假设风不成立时 说明y 与x 之间有线性关系。运算得到回归方程 量r ：4 0 5 2 + 7 1 1 0 X ，r

16、 2 ：0 9 5 7( 3 ) 最 - , - 乘回归直线及9 5 预测区间散点图如 图4 所示。回归平方和与总的变差平方和的比率是 0 9 5 7 ，统计量，的值是2 4 4 2 7 3 ，检验P 的概率近 似为0 ，所以应该拒绝风，即认为人工测量起拱残 留高度l ，与计算欧氏相对距离x 线性显著相关，所 得回归方程有意义。 4 2 应用实例 实验用织物：经纱为7 7 8d t e x 涤纶长丝，纬纱 为1 6 6 7d t e x 双组分复合长丝；经密为2 2 4 根1 1 0c m ， 纬密为1 1 7 根1 0c m ；织物组织为3 1 斜纹，面密度 为1 9 7g r n 2 。根

17、据图像处理得到欧氏相对距离，并利 用回归方程( 3 ) 计算织物的起拱残留高度，结果如 表2 所示。y 为人工测量的残留高度，y 为预测的 残留高度。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 4 0 纺织学报第3 0 卷 图4 最d x z 乘法回归直线及9 5 预测区间散点图 F i g 4 L e a s ts q u a r er e g r e s s i o nl i n ea n ds c a t t e r o f9 5 f o r e c

18、a s ti n t e r v a l 表2 人工测量与计算出的残留高度 T a b 2M e a s u r e m e n ta n dc a l c u l a t i o no fr e s i d u a lb a g g i r i gh e i g h t 对表2 数据进行成对数据t 检验，经检验，显著 性概率均大于0 0 5 ，所以接受凰，人工测量与计算出 来的残留高度无明显差异，即根据图像处理得到欧氏 相对距离，利用回归方程i ，= 4 0 5 2 + 7 1 1 0 X 可准确 预测双组分复合长丝弹力织物的起拱残留高度。 5结论 本文研究了基于M a t L a b 程序

19、，利用图像处理技 术表征弹力织物起拱特征的新方法，得到以下结论： 1 ) 改进后的图像采集平台能够避免外界光源及 拍摄角度对图像的影响，拍摄到的图像能够客观真 实地反映织物起拱实际情况。 2 ) 对多图像平均法消噪后的图像，通过动态阈 值处理，获取每次阈值变化后整幅图像的平均值( 每 幅图像1 0 1 个值) ，并利用欧氏相对距离计算出织物 起拱前后的相对距离。 3 ) 利用回归分析得到了欧氏相对距离和实际起 拱残留高度之间的回归方程。通过验证，利用所得 方程预测起拱残留高度与人工测量的数据没有显著 性差异。 参考文献： F 及拇 1 温兰弹性面料的服装外轮廓造型设计 J 辽宁丝 绸，2 0

20、0 7 ( 1 ) ：2 4 2 5 W E NL a n D e s i g nc l o t h i n g f i g u r e o fe l a s t i c i t yf a b r i c J L i a o n i n gS i l k ，2 0 0 7 ( 1 ) ：2 4 2 5 2 Z H A N Gx ，L IY ，Y A N GKW ，e ta 1 F a b r i cb a g g i n g ，p a r t I ：s u b j e c t i v ep e r c e p t i o n a n d p s y c h o p h y s i c a l

21、m e e h a n i s m J J o u m a lo fN o r t h w e s tI n s t i t u t eo fT e x t i l eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 1 ，1 5 ( 2 ) ：1 6 5 2 2 4 3 杨宝娣，译服装的起拱变形 J 国外丝绸，1 9 9 7 ( 4 ) ： 3 0 一3 2 Y A N GB a o d i ，T r a n s l a t i n g C l o t h i n gb a s g i n g J S i l k T e x t i l eT e c

22、 h n o l o g yO v e r s e a s ，1 9 9 7 ( 4 ) ：3 0 3 2 4 G R O N E W A L DKN ，Z O L LW P r a c t i c a lm e t h o d sf o r d e t e r m i n i n gt h eb a g 百n gt e n d e n c yi nt e x t i l e J I n tT e x t i l e B u l lW e a v i n g ，1 9 7 3 ( 3 ) ：2 7 3 2 7 5 5 陈雁，陈伟伟图像处理技术在服装褶皱评价中的应 用 J 纺织学报，2 0 0

23、6 ，2 7 ( 9 ) ：9 4 9 6 C H E NY a n ，C H E NW e i w e i ， A p p l i c a t i o no fi m a g e p r o c e s s i n g t e c h n i q u ef o r t h ee v a l u a t i o no f g a r m e n t p l e a t s J J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h ，2 0 0 6 ，2 7 ( 9 ) ：9 4 9 6 6 狄炜，徐伯俊数字图像处理在纺织中的应用及发 展 J 上海纺织科技，2

24、 0 0 2 ，3 0 ( 3 ) ：6 l 一6 2 D IW e i ，X UB o j u n A p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to fd i s t a l i m a g ep r o c e s s i n gt e c h n i q u ei nt e x t i l e J S h a n g h a iT e x t i l e S c i e n c e T e c h n o l o g y ，2 0 0 2 ，3 0 ( 3 ) ：6 1 6 2 7 李艳梅，吴湘济数字图像处理技术在纺织测试分析 中的应用 J

25、 上海工程技术大学学报，2 0 0 5 ，1 9 ( 2 ) ： 1 8 9 1 9 2 L IY a n m e i W UX i a n g j i D i g i t a li m a g ep r o c e s s i n gt e c h n i q u e a n di t s a p p l i c a t i o n t Ot e s ta n da n a l y s i si nt e x t i l e i n d u s t r y J J J o u r n a lo fS h a n g h a iU n i v e r s i t yo fE n g i n e

26、 e r i n g S c i e n c e ，2 0 0 5 ，1 9 ( 2 ) ：1 8 9 1 9 2 8 顾平，管辛纺织产品计算机图像处理中特征值的提 取及其应用 J 毛纺科技，2 0 0 2 ( 6 ) ：3 6 G UP i n g ，G U A NX i n E x t r a c t i o na n da p p l i c a t i o no ff e a t u r e v a l u ei nc o m p u t e ri m a g ep r o c e s s i n go ft e x t i l ep r o d u c t s J W o o lT

27、e x t i l eJ o u r n a l ，2 0 0 2 ( 6 ) ：3 6 9 苏金明，王永利M a t L a b 图形图像 M 北京：电子工 业出版社。2 0 0 5 ：1 5 5 1 5 8 ，1 8 3 1 8 6 S U J i n m i n g ， W A N G Y o , 培, l i M a t L a b G r a p ha n d I m a g e M B e i j i n g ：P u b l i s h i n g H o u s eo fE l e c t r o n i c s I n d u s t r y ，2 0 0 5 ：1 5 5

28、1 5 8 ，1 8 3 1 8 6 1 0 汪荣鑫数理统计 M 西安：西安交通大学出版社。 1 9 8 6 ：9 3 9 5 W A N GR o n g x i n ，M a t h e m a t i c a lS t a t i s t i c s M X i a n ：X i a n J i a o t o n gU n i v e r s i t yP r e s s 1 9 8 6 ：9 3 9 5 1叠 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark