羊毛污雜物不規(guī)則機(jī)器視覺系統(tǒng) - 副本

1、四川大學(xué)本科論文羊毛污染物的不規(guī)則機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測(cè)1第一章第一章緒論緒論1.11.1課題背景及意義課題背景及意義我國(guó)是世界第二大的羊毛生產(chǎn)國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在2008年的羊毛產(chǎn)量達(dá)到了367687T，羊毛生產(chǎn)在我國(guó)的毛紡織業(yè)具有舉足輕重的地位。近幾年來(lái)，隨著我們毛紡織工業(yè)的發(fā)展，紡織業(yè)對(duì)羊毛質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，但雖然我國(guó)是羊毛生產(chǎn)大國(guó)，但是我們的羊毛由于產(chǎn)地、氣候、品種等原因，羊毛的質(zhì)量參差不齊，難以滿足現(xiàn)代毛紡織業(yè)對(duì)羊毛質(zhì)量的要。羊毛

2、的質(zhì)量因素只要包括羊毛的纖維細(xì)度、離散度、羊毛的求[1?2]強(qiáng)度、彈性、色度等等，然而羊毛之中的污染物也是關(guān)系到羊毛質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。羊毛中所包含的污染物多種多樣，主要有線狀聚丙烯、包裝材料、黑色纖維、尿黃毛＼屎黃毛、油漆標(biāo)記、小木塊和石頭等，這些污染物不能同正常的羊毛一樣被染色或等[3]者紡織，極大地影響了羊毛織物的質(zhì)量。以現(xiàn)在的技術(shù)手段，采用物理化學(xué)方法還不能從羊毛中自去除這些污染物。在實(shí)際生產(chǎn)中，我國(guó)普遍采用人工的方式來(lái)去除羊毛

3、中的污染物質(zhì)，既安排一批工人在生產(chǎn)線旁，靠工人肉眼的觀察來(lái)識(shí)別出污染物并通過(guò)工人的雙手來(lái)去除污染物。然而這種檢測(cè)方式的精度完全依賴于工人的工作，但工人的注意力并不是穩(wěn)定不變的，工人的注意力會(huì)隨著時(shí)間的加長(zhǎng)和工作量的增加而出現(xiàn)波動(dòng)，因此這中檢測(cè)方式不可靠，而且效率低下成本高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，不適合長(zhǎng)期大規(guī)模應(yīng)用?，F(xiàn)代的毛紡織業(yè)對(duì)于羊毛污染物的檢測(cè)要求是檢測(cè)精度高，速度快，成本少，單靠人工檢測(cè)是完全無(wú)法滿足現(xiàn)代毛紡業(yè)的要求的。因此，國(guó)內(nèi)外有關(guān)機(jī)

4、構(gòu)開始在開發(fā)一些用于羊毛纖維檢測(cè)的機(jī)器視覺系統(tǒng)，機(jī)器視覺系統(tǒng)的功能主要通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)模擬人或者模擬和人類視覺有關(guān)的智能行為，再對(duì)客觀世界的圖像中提取信息進(jìn)行處理后加以理解，最后運(yùn)用于實(shí)際檢測(cè)。相對(duì)于人工檢測(cè)，機(jī)器視覺系統(tǒng)具有人工檢測(cè)所完全不能比擬的特點(diǎn)，首先機(jī)器視覺系統(tǒng)的工作穩(wěn)定，機(jī)器視覺系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性并不會(huì)隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯下降；另外，機(jī)器視覺系統(tǒng)不同于人，在工作中如沒(méi)有異常狀況發(fā)生并不需要停機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)724小

5、時(shí)的不間斷的工作，可以大大地提高生產(chǎn)效率。因?yàn)橐陨系奶攸c(diǎn)，機(jī)器視覺系統(tǒng)在異性纖維檢測(cè)上的發(fā)展前景十分廣闊?，F(xiàn)代的毛紡織業(yè)也對(duì)羊毛檢測(cè)提出了較高的要求，在以后的未來(lái)，采用人工來(lái)檢測(cè)羊毛污染物的方法必將會(huì)被市場(chǎng)所淘汰，為了適應(yīng)羊毛纖維檢測(cè)的高要求，因此需要一種能快夠速檢測(cè)出羊毛之中的污染物的機(jī)器視覺。雖然羊毛污染物的種類多種多樣，但是根據(jù)它們與羊毛背景之間的顏色區(qū)別，可以大致可以分為兩類：一類是深色的與羊毛背景對(duì)比度大的污染物，這類污染物主

6、要是有色四川大學(xué)本科論文羊毛污染物的不規(guī)則機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測(cè)3在這方面，中部哈德斯菲爾德大設(shè)計(jì)了一款機(jī)器視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了34線學(xué)[5]的DalsaTrillium線陣式彩色自動(dòng)相機(jī)，掃描頻率固定800線秒，每線2048像素，每秒可以采集高達(dá)67M的數(shù)據(jù)（38002048）。該系統(tǒng)采用一主頻為3GHz的CUP和內(nèi)存為1G的電腦作為主機(jī)，軟件則采用VisualC和Sapera圖像庫(kù)封包編程。由于需要處理的數(shù)據(jù)量巨大，在實(shí)際操作中，該系統(tǒng)

7、在處理諸如泰勒變換、RGB到HIS色彩空間變換、邊界檢測(cè)等比較復(fù)雜一點(diǎn)的算法時(shí)，處理的速度過(guò)于緩慢。使得系統(tǒng)不能滿足實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的要求。在異性纖維檢測(cè)方面，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究發(fā)明了一種棉花雜質(zhì)在線自所[6]動(dòng)檢測(cè)裝置，該裝置先將蓬松的棉花通過(guò)傳送帶形成厚度在5至8厘米，寬帶在600到100厘米之間扁平狀，再將待檢測(cè)的棉花送入CCD和紫外傳感器的檢測(cè)區(qū)域中，裝置采用的照明方式為日光燈管結(jié)合低壓紫外線燈，利用可見光和紫外波段對(duì)棉花待

8、檢測(cè)部分進(jìn)行照明。由CCD電荷耦合器和對(duì)應(yīng)光學(xué)元件構(gòu)成的可見光檢測(cè)裝置可以配合傳送帶勻速運(yùn)輸棉花獲取棉花雜質(zhì)的二維圖像信息。在紫外線檢測(cè)方面。該系統(tǒng)采用的是256元線硅光電二極管及對(duì)應(yīng)的光學(xué)元件，配合傳送帶勻速運(yùn)輸棉花獲取在紫外線波段的棉花雜質(zhì)信息。在圖像識(shí)別方面，該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)利用數(shù)字圖像處理技術(shù)通過(guò)Sobel算子進(jìn)行圖像的邊緣特征提取，從而確定污染物的在圖像中的空間位置。而對(duì)于紫外線波段，該系統(tǒng)采用超閾值信號(hào)來(lái)定位污染物在圖像中的

9、空間位置。最后該系統(tǒng)對(duì)可見光和紫外線光的污染物位置信息進(jìn)行“與”運(yùn)算判斷是否存在雜質(zhì)，再由計(jì)算機(jī)控制噴嘴控制器對(duì)污染物進(jìn)行去除。該系統(tǒng)在照明方面有一定的創(chuàng)新，對(duì)棉花中的各色雜物能進(jìn)行有效的去除，對(duì)于一些淺色的污染物例如無(wú)色透明的尼龍等也有一定的效果。但其在數(shù)據(jù)冗余度方面仍然沒(méi)有妥善的解決方案。瑞士的Jossi公司出品的名為VisionShieldCompactGnDirect的機(jī)器視，該系統(tǒng)覺[7]采用了兩臺(tái)具有數(shù)字圖像處理功能的高速C

10、CD彩色攝像機(jī)，能從各個(gè)方位檢測(cè)通過(guò)通道的棉花，并且將收集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)處理單元進(jìn)行分析和處理，系統(tǒng)的軟件具有模糊邏輯處理功能，可以分辨污雜物和原棉色彩之間微笑的差異。該系統(tǒng)可以處理4種不同類型的原棉。產(chǎn)量可以達(dá)到1000kgh。臺(tái)灣明正公司生產(chǎn)的DG2000A機(jī)器視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了兩臺(tái)SuperHADCCD彩色攝像機(jī)，照明系統(tǒng)則采用了8只高亮度的燈管進(jìn)行全面的照明，光譜分析的完整精度達(dá)到24Bit。經(jīng)緯紡機(jī)公司所生產(chǎn)的型號(hào)為