基于圖像融合技術(shù)的非織造材料纖維取向分析.pdf

1、不同于傳統(tǒng)紡織品以紗線的排列組合形成的織物，非織造材料是由纖維原料直接構(gòu)成的纖維集合體。纖維作為構(gòu)成非織造材料最基本的原料，其性能對(duì)非織造材料的性能有直接影響。其中，纖維取向是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，可部分決定非織造材料的性能、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的意義。目前，測(cè)量非織造布纖維取向的方法主要有直接和間接兩大類。直接方法包括原點(diǎn)張力法、顯微鏡或投影儀直接觀察計(jì)算

2、法等，間接方法主要有力學(xué)性能各向異性法、微波法、激光散射法等。這些方法雖然可靠，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力且無(wú)法從結(jié)構(gòu)上分析纖維的取向度。
　　 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在紡織工業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展，許多學(xué)者提出了采用圖像處理技術(shù)來(lái)識(shí)別并確定纖維取向度的方法。目前該技術(shù)只能用于獲取很薄、很稀疏材料的清晰圖像(通常小于10g/m2)，對(duì)于厚度超過(guò)顯微鏡景深的目標(biāo)物體，由于纖維之間糾纏重疊，光學(xué)顯微鏡光線透過(guò)后發(fā)生散射，導(dǎo)致成像時(shí)多焦面現(xiàn)象嚴(yán)重，無(wú)

3、法獲得清晰的顯微圖像。目前常借助于掃描式電子顯微鏡和計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)獲取材料的清晰圖像，但是這些設(shè)備價(jià)格昂貴、掃描圖像速度較慢，同時(shí)操作技術(shù)要求高。這些局限性和不足之處制約了圖像處理技術(shù)在非織造材料纖維取向分析中的廣泛應(yīng)用?；谏鲜鰡?wèn)題，本文提出以下解決思路:
　　 針對(duì)現(xiàn)有方法中存在的目標(biāo)圖像不清晰、特征信息丟失嚴(yán)重等問(wèn)題，本文通過(guò)使用全自動(dòng)光學(xué)顯微鏡拍攝同視野條件下的一系列多焦面圖像，利用圖像融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多層多焦面圖像的

4、實(shí)時(shí)融合，獲取了非織造材料的清晰圖像。
　　 融合圖像經(jīng)若干步處理后，纖維邊緣呈現(xiàn)不連續(xù)性，易導(dǎo)致纖維段取向錯(cuò)誤計(jì)算，本文提出了邊界曲線積分算法計(jì)算一定長(zhǎng)度纖維段雙邊緣線取向角，進(jìn)而獲得0～180度全角度范圍內(nèi)纖維取向分布。
　　 本文就利用邊界曲線積分算法獲取融合圖像中纖維段取向信息的有效性問(wèn)題，采用了掃描電鏡人工取向法和以15度為間隔的短隔距力學(xué)拉伸試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)表明，本文提出的方法快速、準(zhǔn)確。同時(shí)，根據(jù)不