用于抓毛织物表面形貌的检测方法

本发明属于织物表面检测方法，涉及用于抓毛织物表面形貌的检测方法。

背景技术：

1、抓毛织物用途甚广，品种繁多，在军需及民用方面均有大量销路。但在抓毛过程中存在一定的质量问题，会在一定程度上影响舒适度，从而影响纺织行业产品质量。目前抓毛织物质量主要检测方法是人为主观评定，依据纺织品鉴定标准进行品质检测。人工主观评定劳动强度大，且评定结果与操作人员的工作经验有关，无法形成客观、量化的评定结果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供用于抓毛织物表面形貌的检测方法，解决了现有技术中存在的通过人工主观评定劳动强度大且无法形成客观、量化的评定结果的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，用于抓毛织物表面形貌的检测方法，具体按照如下步骤实施：

3、步骤1，对抓毛织物表面进行连续q帧拍摄，获取抓毛织物表面q帧激光条纹图像，每帧激光条纹图像中有一条激光条纹；

4、步骤2，提取每一帧激光条纹图像的中心线；

5、步骤3，通过每一帧激光条纹图像的中心线对抓毛织物表面进行三维重构，获得该抓毛织物表面的三维点云图；

6、步骤4，根据抓毛织物表面的三维点云图建立抓绒织物表面质量的起伏度参数模型进行量化表征，根据起伏度参数模型的量化表征评价抓毛织物表面形貌。

7、本发明的特征还在于，

8、步骤2具体为：

9、步骤2.1，获取每一帧激光条纹图像对应的hessian矩阵，具体为：

10、

11、式中，n为任意帧的激光条纹图像，(x，y)为激光条纹图像的激光条纹上的任意一点，g(x，y)是二维高斯函数*表示卷积操作，gxx为高斯函数沿x方向的二阶导数，gyy为高斯函数沿y方向的二阶导数，gxy为高斯函数沿x、y方向的二阶导数，gyx为高斯函数沿y、x方向的二阶导数；

12、步骤2.2，获取hessian矩阵的最大特征值对应的特征向量，该特征向量即为激光条纹的法线方向，用(nx，ny)表示，假设标准点(x0，y0)，则激光条纹中心位置的亚像素级坐标(px，py)＝(x0+tnx，y0+tny)，则标准点灰度为：

13、z(x0+tnx，y0+tny)＝z(x0，y0)+n(rx，ry)t+nh(x，y)nt/2          (2)

14、其中，t是未知数，rx为激光条纹图像沿x方向的一阶偏导数，ry为激光条纹图像沿y方向的一阶偏导数；z(x，y)为点(x，y)的像素值；

15、因为：

16、则有：

17、

18、其中，rxx为激光条纹图像沿x方向的二阶偏导数，ryy为激光条纹图像沿y方向的二阶偏导数；

19、如果(tnx，tny)∈[-0.5,0.5]×[-0.5,0.5]，则该标准点(x0，y0)为激光条纹的中心点；

20、步骤2.3，将对应激光条纹图像中满足步骤2.2中条件的能作为中心点的所有标准点汇聚成一条线，得到激光条纹图像的中心线。

21、步骤3具体为：将通过步骤2获得的每帧激光条纹图像中激光条纹中心线的像素转变为三维点云数据，将每一帧激光条纹中心线的三维点云数据通过迭代最近点的方法配准，然后再最小化两帧之间的点到点距离将每一帧数据准确对齐，并通过逐帧整合形成一个完整的、连贯的点云数据，即为该抓毛织物表面的三维点云图。

22、步骤4中根据抓毛织物表面的三维点云图建立抓绒织物表面质量的起伏度参数模型进行量化表征具体为：

23、步骤4.1，使用抓毛织物表面的三维点云拟合出最小二乘基准面ξ(xi，yj)：

24、ξ(xi，yj)＝axi+byj+d                          (4)

25、其中，i＝1,2,3，...，m，j＝1,2,3，...，n，m和n分别表示在三维点云图中沿x轴和y轴方向上的离散采样点数量，a、b、d为系数；

26、步骤4.2，计算抓绒织物表面轮廓上各点到最小二乘基准面的距离得到残差表面η(xi，yj)：

27、η(xi，yj)＝f(xi，yj)-ξ(xi，yj)                 (5)

28、其中，f(xi，yj)表示抓毛织物表面三维点云中横纵坐标分别为xi，yj的点；

29、步骤4.3，根据残差表面η(xi，yj)建立评价抓绒织物表面局部区域平整度的起伏度参数sq：

30、

31、其中，m和n分别表示在三维点云图中沿x轴和y轴方向上的离散采样点数量。

32、根据起伏度参数模型的量化表征评价抓毛织物表面形貌具体为：

33、起伏度参数sq表示是抓毛织物表面轮廓的均方根偏差，sq的值越小，抓毛织物表面轮廓起伏度越小，表面越平坦；反之，表面则越不平坦。

34、对抓毛织物表面进行连续q帧拍摄采用线性采集装置，包括支撑框架，支撑框架相对应的两侧面上分别对应设置有上料口和下料口，支撑框架内位于上料口和下料口之间设置有传送机构，传送机构连接有驱动机构，支撑框架设置上料口的一侧内部位于传送机构上方设置有激光器，支撑框架上位于传送机构上方还设置有给光单元，支撑框架上位于传送机构正上方还设置有图像采集单元，抓毛织物呈水平在支撑框架内从上料口经传送机构输送至下料口，驱动机构通过导线连接有控制单元。

35、激光器发射出的激光线与抓毛织物表面成30°夹角，激光器将激光投射在抓毛织物表面形成激光条纹图像；图像采集单元光轴与抓毛织物表面垂直。

36、传送机构包括设置在支撑框架内在对应上料口和下料口位置分别转动设置的转动轴，转动轴连接驱动机构，两个转动轴上均固定安装有旋转滚轮，两个旋转滚轮上共同套设有同步带。

37、转动轴两端连接有深沟球轴承，深沟球轴承通过轴承座固定在支撑框架对应的位置处。

38、驱动单元包括固定连接支撑框架上的步进电机，步进电机的输出端通过联轴器连接任意一个转动轴，步进电机通过导线连接控制单元。

39、支撑框架设置上料口的一侧内部位于传送机构上方设固定连接有连接激光器支架支撑杆，激光器支架支撑杆连接激光器支架，激光器固定在激光器支架上。

40、给光单元包括固定在支撑框架内顶部的灯光板；

41、图像采集单元包括固定连接支撑框架顶部内侧的相机支架，相机支架位于同步带正上方，相机支架上固定连接有相机夹板，相机夹板上固定连接有相机，相机光轴与抓毛织物表面垂直。

42、支撑框架为长方体结构的三层支撑框架，支撑框架顶部、底部，左侧、右侧分别设置有上端盖、底板、左挡板、右挡板，左挡板、右挡板上相对应支撑框架中层的位置处分别设置有上料口和下料口，轴承座固定在支撑框架中层。

43、控制单元包括设置在底板上的plc控制器，plc控制器通过线缆依次连接有电机驱动器、变频器，变频器通过线缆连接步进电机。

44、本发明的有益效果是：

45、本发明通过获取抓毛织物表面q帧激光条纹图像，根据激光条纹图像获得该抓毛织物表面的三维点云图，然后根据抓毛织物表面的三维点云图建立抓绒织物表面质量的起伏度参数模型进行量化表征，根据起伏度参数模型的量化表征评价抓毛织物表面形貌，实现了抓毛织物表面形貌的客观以及量化的评定。

46、本发明的线型采集装置在激光器和图像采集单元的作用下，进行单帧拍摄光条纹图像，通过传送机构的运转，进行抓毛织物表面光条纹图像的连续帧拍摄，拍摄出高质量的激光条纹图像；通过照射条纹激光，能获得抓毛织物的深层信息，捕捉到一些细小、复杂的部分，通过多帧连续帧拍摄，为抓毛织物表面的三维重构做准备，且设置给光单元，在同一光照条件下拍摄，减少了对后期三维重构精度的影响。