[發明專利]一種平紋編織結構經紗與緯紗識別方法

有效

• 申請號: 201910715163.0
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110348429B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 宋迎東;賈蘊發;高希光;張盛;于國強;韓笑;謝楚陽;董洪年
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/04;G06N3/08;G01N23/046
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 上官鳳棲

1.一種平紋編織結構經紗與緯紗識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、基于Caffe框架，建立全卷積神經網絡模型；

步驟二、使用XCT掃描平紋編織結構的材料，得到一系列XCT切片，建立用于訓練全卷積神經網絡的平紋編織結構數據集；

步驟三、使用平紋編織結構數據集訓練全卷積神經網絡；

步驟四、將不在平紋編織結構數據集中的新掃描的XCT切片輸入訓練好的全卷積神經網絡進行細觀結構識別，得到每張新掃描的XCT切片中屬于纖維束、基體和空洞的區域；

步驟五、對新掃描的XCT切片中的纖維束進行再識別，得到屬于經紗和緯紗的像素區域；所述步驟五具體如下：

1）獲取緯紗基礎數據：

已知平紋編織結構中單根緯紗纖維束的寬度與長度是固定的，緯紗纖維束的長度按照XCT切片的最長邊處理，假設為A，寬度是每張切片中纖維束的寬，假設為B；

2）獲取經紗基礎數據：

經紗纖維束的長度按照XCT切片的寬來處理，假設為N；由于編織結構中的經紗和緯紗采用同一種纖維束，因此經紗與緯紗的寬邊是相同，經紗纖維束的寬假設為B，并標記出經紗的所在區域；

3）XCT切片尺寸為A*N，根據得到的緯紗纖維束尺寸A*B，確定一個掃描矩形框；使用這個掃描矩形框沿著XCT切片的寬邊掃描整張切片，共得到N/B個矩形，所有矩形均使用線段標出；

4）根據經紗的所在區域和標出的矩形，確定經紗和緯紗的交叉區域，其中，橫向的纖維束是經紗，縱向的纖維束是緯紗；

5）確定每一列緯紗的四邊形坐標和每一行經紗的四邊形坐標；

6）根據每一列緯紗的四邊形坐標和每一行經紗的四邊形坐標，結合纖維束寬度B，確定所有交叉區域的位置及坐標值，并賦予交叉區域編號；

7）按照編號的次序，依次確定交叉區域上下方的細觀結構，并根據交叉區域上下方的細觀結構來確定該交叉區域是經紗還是緯紗。

2.如權利要求1所述的一種平紋編織結構經紗與緯紗識別方法，其特征在于：所述步驟二中，平紋編織結構數據集分為訓練集和驗證集，訓練集和驗證集中均包括平紋編織XCT切片以及對應的真值圖。

3.如權利要求2所述的一種平紋編織結構經紗與緯紗識別方法，其特征在于：所述步驟三中，使用訓練集訓練全卷積神經網絡30K次，得到最終的網絡權值文件；將驗證集的平紋編織XCT切片輸入到訓練完成的全卷積神經網絡中得到細觀結構識別圖，再與驗證集中與這些平紋編織XCT切片對應的真值圖進行對比，使用平均交并比方法來測試全卷積神經網絡的準確率，待全卷積神經網絡的準確率達到了預期，再進行下一步操作。

4.如權利要求1所述的一種平紋編織結構經紗與緯紗識別方法，其特征在于：所述確定每一列緯紗的四邊形坐標和每一行經紗的四邊形坐標，具體如下：

以XCT切片的左上角為原點，橫坐標向右延伸，縱坐標向下延伸；通過確定每一列緯紗的左上角坐標（X_WE_TL，0）和右下角坐標（X_WE_LR，A），得到每一列緯紗的四邊形坐標，其中X_WE_TL = B*X，X_WE_LR = B*（X+1），X的范圍是0，1，2，…，N/B-1；

通過確定每一行經紗的左上角坐標(0，X_WA_TL)和右下角坐標（N，Y_WA_LR），確定每一行經紗的四邊形坐標，其中X_WA_TL由手動確定，Y_WA_LR = X_WA_TL + B，0=X_WA_TL=A。

5.如權利要求1所述的一種平紋編織結構經紗與緯紗識別方法，其特征在于：所述根據交叉區域上下方的細觀結構來確定該交叉區域是經紗還是緯紗，具體如下：

a）若經紗上方及下方均有空洞，且空洞緊鄰交叉區域的邊的尺寸與纖維束的寬度相同，則確定此交叉區域均為經紗，反之則確定為緯紗；

b）若經紗的上方及下方有一側有明顯空洞，另一側空洞區域不明顯，但上下空洞緊鄰交叉區域的邊的尺寸均與纖維束的寬度相同，則按照經紗部分處理；

c）若經紗上下方的空洞與交叉區域緊鄰的邊的尺寸不超過纖維束寬度的一半，則根據緊鄰交叉區域的空洞邊長來確定交叉區域經緯紗的區域；

d）如果整張切片沒有發現經紗，則將整張切片判斷為緯紗。