[發明專利]一種基于高光譜成像技術的紡織品材料識別方法及系統

在審

• 申請號: 201710951502.6
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107843593A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 辛斌杰;孟想;劉巖;鄧娜;李佳平
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙)31293
• 代理人: 劉朵朵

技術領域

本發明涉及紡織品識別領域，尤其涉及基于高光譜成像技術的紡織品材料識別方法及系統。

背景技術

紡織品成分的檢測是紡織行業中十分重要的環節，目前，纖維定性分析大體上可分為物理鑒別方法、化學鑒別方法、系統鑒別方法和其他鑒別方法。所謂物理鑒別方法是指利用紡織纖維的形態特征、物理性能來鑒別纖維，如手感目測法、熔點法、光學顯微鏡法、掃描電子顯微鏡法、紅外光譜鑒別法、密度梯度法、色譜法、雙折射率法、黑燈光法等。化學鑒別方法是利用紡織纖維化學性能來鑒別纖維，如燃燒法、熱分析法、溶解法、試劑顯色法等。系統鑒別法是一種綜合性的方法，它是利用顯微鏡觀察法、燃燒法、密度法、熔點法、著色法、含氯含氮檢測法和溶解法對纖維進行綜合鑒別。其他鑒別方法是用精密儀器分析纖維內部微觀結構從而推斷紡織品成分構成的方法。

這些方法分析過程復雜、費時費力、有一定的危險性、對環境不友好，并且需要有經驗的工作人員操作，易受人為因素影響。一些新型檢測方法如X 射線衍射法、核磁共振波譜法等雖然能夠較為準確客觀的得到紡織品的成分組成但是也存在操作難度大、成本代價高、耗時過長等缺點。

發明內容

本發明提出了一種基于高光譜成像技術的紡織品材料識別方法及系統，利用高光譜成像技術“圖譜合一”的特點，通過高光譜成像技術對紡織品的成分進行檢測和分析，該方法能夠快速、方便、準確、無損耗的獲得紡織品的材料屬性。

技術方案

一種基于高光譜成像技術的紡織品材料識別方法，其特征在于：通過對待檢測紡織品的高光譜圖像進行處理，提取該高光譜圖像的每個像素的光譜曲線的特征波長，由設置的包括多種純紡紡織品樣本的特征波長的標準波譜庫建立的分類器進行識別，所述分類器對待檢測紡織品上的每個像素的成分進行識別，得到待檢測紡織品的材料組成。

進一步，將識別出的待檢測紡織品的高光譜圖像的所有像素的成分進行計算得到所述待檢測紡織品整體的材料成分。

進一步，所述分類器采用基于最小二乘支持向量機算法的兩類分類器，且根據標準波譜庫的純紡紡織品樣本的種類數量建立相同數量的兩類分類器。

進一步，所述待檢測紡織品的高光譜圖像為采用雙面采集的高光譜圖像或采用多角度采集的高光譜圖像。

采用雙面采集的高光譜圖像時，將待檢測紡織品的正面的高光譜圖像和反面的高光譜圖像，提取得到的相同成分的像素的數量相加，并除以雙面采集的高光譜圖像提取的所有像素的數量，即得到所述待檢測紡織品的該成分含量。

進一步，對于所述高光譜圖像，處理方法包括輻射校準的步驟，圖像掩模的步驟，圖像濾波的步驟和興趣區提取光譜曲線的步驟。

所述輻射校準的步驟為在紡織品旁邊設置校準白板，用紡織品高圖像的DN值除以標準白板的均值光譜得到紡織品的反射率。

所述興趣區提取光譜曲線的步驟為提取高光譜圖像中一定面積內每一點的光譜曲線進行均值濾波最終得到能夠代表整個紡織品的光譜曲線。

進一步，所述提取該高光譜圖像的光譜曲線的特征波長采用連續投影算法。

一種應用上述的方法的基于高光譜成像技術的紡織品材料識別系統，其特征在于：包括對待檢測紡織品的高光譜成像裝置，對高光譜成像裝置得到的高光譜圖像進行預處理的裝置，提取所述高光譜圖像的每個像素的光譜曲線的特征波長的光譜提取裝置，包括多種純紡紡織品樣本的特征波長的標準波譜庫，以及由所述標準波譜庫建立的分類器，所述分類器用于對待檢測紡織品的成分進行識別。

進一步，所述高光譜成像裝置包括左右兩側的夾持架，所述待檢測紡織品夾持在所述兩側的夾持架上，在所述待檢測紡織品的正反兩面或者側面設置有兩個或多個高光譜成像儀。

對著所述待檢測紡織品設置有成像輔助裝置，所述成像輔助裝置包括反光鏡，在反光鏡旁一定角度設置有標準白板，所述高光譜成像儀從某一角度通過所述成像輔助裝置能夠同時得到待檢測紡織品及標準白板的高光譜圖像。

有益效果

本發明提供的基于高光譜成像技術的紡織品材料識別方法和系統避免了傳統紡織品材料識別化學鑒別過程中對環境產生的污染和對操作人員人身安全的威脅，降低了物理鑒別過程中的不可靠性，精簡了系統鑒別過程中的繁瑣程序，減少了利用精密儀器進行鑒別的成本；另外本方法及系統分類識別基于同一個紡織品各類材料的標準高光譜數據庫，具有可靠、穩定的優點，且能夠避免紡織品表面涂層及后整理對材料識別的影響，且整個過程都可以以文件的形式保存起來方便后續查閱，用于大數據存儲和分析。本發明提供的方法和系統是非接觸式的，無破壞、友好、快速、可靠，安全環保。