[發(fā)明專利]一種利用多焦面圖像融合測(cè)試非織造材料纖維取向分布的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310013516.5
• 申請(qǐng)日: 2013-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN103091324A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榮武;李彩蘭;吳海波;殷保璞;靳向煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/84
• 分類號(hào): G01N21/84
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非織造材料纖維測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用多焦面圖像融合測(cè)試非織造材料纖維取向分布的方法。

背景技術(shù)

纖維取向作為非織造材料的重要結(jié)構(gòu)指標(biāo)，反映非織造材料力學(xué)性能的各向異性，可部分決定材料的性能、生產(chǎn)工藝以及應(yīng)用領(lǐng)域。因此，準(zhǔn)確獲取纖維的取向信息具有極其重要意義。

現(xiàn)有測(cè)試非織造材料纖維取向的方法主要有直接方法（如原點(diǎn)張力法、顯微鏡或投影儀直接觀察計(jì)算法等）和間接方法（如力學(xué)各向異性法、微波法以及激光散射法等）兩大類。這些方法雖然可靠，但要實(shí)現(xiàn)材料纖維取向在0～180度范圍內(nèi)的全角度分布，卻費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率較低，且無法從結(jié)構(gòu)上分析纖維的取向度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用多焦面圖像融合測(cè)試非織造材料纖維取向分布的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)非織造材料在0～180度全角度范圍內(nèi)的纖維取向分布。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種利用多焦面圖像融合測(cè)試非織造材料纖維取向分布的方法，包括以下步驟：

（1）獲取同視野多層多焦面非織造材料顯微圖像的實(shí)時(shí)融合圖像；

（2）對(duì)獲取的融合圖像提取纖維單像素邊緣；

（3）計(jì)算纖維段的取向角；

（4）統(tǒng)計(jì)得到非織造材料的全角度纖維取向分布。

所述步驟（2）中采用Canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并采用自動(dòng)全局閾值迭代法對(duì)融合圖像進(jìn)行分割，再經(jīng)細(xì)化處理得到纖維的單像素雙邊緣。

所述步驟（3）中利用直線判斷算法將纖維交叉部分的邊緣斷開，得到獨(dú)立的纖維段邊緣；然后跟蹤纖維段并利用纖維邊界曲線積分算法計(jì)算纖維段雙邊緣的取向角。

所述纖維邊界曲線積分算法采用的彎曲纖維段的取向積分為∫Carctam(yx)ds=limλ→0Σi=1narctan(yixi)ΔSi,]]>其中，C為彎曲線段所在光滑曲面；為微小纖維段i的取向角；ΔS_i為微小纖維段，當(dāng)纖維段長度趨向于零時(shí)，ΔS_i趨向于d_s。

所述步驟（4）中以15度為間隔，統(tǒng)計(jì)0～180度范圍內(nèi)落在預(yù)設(shè)角度范圍內(nèi)的相對(duì)纖維段數(shù)，最終獲得以取向角θ為橫坐標(biāo)，落在預(yù)設(shè)角度范圍內(nèi)的相對(duì)纖維段數(shù)為縱坐標(biāo)的纖維取向分布圖。

所述步驟（4）中的取向分布包括純粹纖維取向FO和加固成片狀材料后的纖維取向WO。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明通過利用多焦面圖像實(shí)時(shí)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)非織造材料的清晰顯微圖像，經(jīng)圖像處理之后，能夠準(zhǔn)確提取出完整的纖維段雙邊緣線，進(jìn)而獲取纖維段的切線角，能夠?qū)崿F(xiàn)非織造材料在0～180度全角度范圍內(nèi)的纖維取向分布。本發(fā)明能夠節(jié)省勞動(dòng)力，提高效率，有望取代現(xiàn)有傳統(tǒng)測(cè)試非織造材料纖維取向的方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中多層多焦面非織造材料顯微圖像的實(shí)時(shí)融合圖；

圖2是本發(fā)明中邊緣提取后的融合圖像；

圖3是本發(fā)明中跟蹤纖維段的顯微圖像；

圖4是本發(fā)明中純粹纖維取向分布直方圖；

圖5是本發(fā)明中加固成片狀材料后的纖維取向分布直方圖；