[发明专利]一种皮棉中异性纤维实时检测方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理和检测技术领域，特别涉及一种皮棉图像中异性纤维快速检测方法。

背景技术

异性纤维(俗称“三丝”)是影响棉花及棉纺织品品质的重要因素，对异性纤维的分拣已经成为轧花工序中必须解决的关键问题。国内外已有不少企业和科研单位做了大量有益的尝试，取得了一定的进展，同时有不少产品投入市场，按其工作原理主要有一下几类：X光成像分析法(Ajay Pai，Hamed Sari-Sarraf.Recognition of cotton contaminationvia x-ray micro-tomographic image analysis[J].IEEE Trans on computer vision，2002，41(6)：420-427)，光敏二极管阵列探测法(Patrick Bouvyn，Waregem R.Detectionof foreign fibres and foreign material based on an absorption measurement of lightand corresponding detection method[P].USA patent，US 6201601，2001.)，红外热成像法(Nevel Avishai，Kendall W Gordon.Method of detecting of contaminantsin cotton fibers[P].USA patent，US 5646405，1997.)和CCD相机扫描成像法，而真正用于工业现场并占有市场的还是CCD相机扫描成像法，其他产品都还处在实验室阶段。

CCD相机扫描成像法已经成为现在市场上异性纤维分拣产品的主流技术，瑞士JossiHolding公司的产品占据了一半以上的市场份额，德国Truetzschler公司及也国内经纬纺机和洛阳方智也有相关产品。

CCD相机扫描成像法采用高速CCD相机采集处于工作状态的棉花图像，通过图像处理算法识别异性纤维特征，并最终依靠空气喷嘴对异性纤维所在棉层区域进行喷除，从而达到对异性纤维的剔除。

影响该方法性能的因素主要有三个方面：(1)图像的采集方法；(2)异性纤维特征提取算法；(3)喷嘴喷除效率。对异性纤维图像的特征提取算法是其中的关键技术。现有的算法主要分为两类：

(1)基于图像灰度的识别算法，通过分析棉花图像的灰度级，针对其对比度差异提取图像特征，对该结果进行形态分析，从而达到特征提取的目的。“基于Matlab的棉花异性纤维检测及定位算法”(金守峰，袁建畅，张慧，中国棉花加工，2004，4：29～30)以canny边缘检测的方法对异性纤维特征进行提取，并实现位置定位。“Identification of trash types inginned cotton using nero fuzzy techniques”(Sidddaiah M，Lieberman M A，Hughs S E，IEEEinternational fuzzy systems conference proceedings，Korea：Seoul，1999)通过对两种树皮，树叶，椒盐类杂质形态的深入分析，总结出可以区分其形态特征的八个形态量，并通过神经网络算法和模糊算法成功的区分出了这四种杂质。“Cotton Trash Assessment inRadiographic X-ray Images with Scale-Space Filtering and Stereo Analysis”(Mehmet S.Dogana，Hamed Sari-Sarrafb，and E.F.Hequetc，Proc.of SPIE-IS＆T Electronic Imaging，vol.5679，pp.276-287，2005)提出一种基于统计特性的异性纤维特征提取算法，该算法对原始图像进行分块，对分块局部取灰度的方差作为讨论对象，通过直方图阈值算法进行图像分割。上述第一种方法只给出了一个仿真结果，没有考虑棉层状态，伪特征分析等实际问题。后两种方法的算法复杂度较高，主要用于样本检测，运算时间为秒的数量级，用于实时处理系统存在困难。