許 強(qiáng)，于 坤，薛 瑞

(1.天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387； 2.天津市紡織纖維檢驗(yàn)所，天津 300192)

圖像分析技術(shù)在遠(yuǎn)紅外纖維成分檢測中的應(yīng)用

許 強(qiáng)1,2，于 坤2，薛 瑞2

(1.天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387； 2.天津市紡織纖維檢驗(yàn)所，天津 300192)

文章介紹了圖像分析技術(shù)在紡織品質(zhì)量檢測方面的應(yīng)用,分析了遠(yuǎn)紅外纖維定量檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀及檢測依據(jù)，認(rèn)為應(yīng)用圖像分析技術(shù)檢測遠(yuǎn)紅外纖維成分具有先進(jìn)性和可行性。

遠(yuǎn)紅外纖維；成分含量；圖像分析技術(shù)；

1 遠(yuǎn)紅外纖維

遠(yuǎn)紅外纖維是在化學(xué)纖維的加工過程中，加入具有遠(yuǎn)紅外線發(fā)射特性的發(fā)射體制成的一種功能性纖維。遠(yuǎn)紅外纖維能發(fā)射一定波長的遠(yuǎn)紅外線，同時(shí)能吸收陽光或人體等輻射的遠(yuǎn)紅外能量，使自身溫度升高，因此遠(yuǎn)紅外纖維具有促進(jìn)血液循環(huán)、加速微循環(huán)和保溫等保健作用。遠(yuǎn)紅外纖維主要應(yīng)用于內(nèi)衣、保健服裝、床上用品等產(chǎn)品中，尤其在年老體弱者的服裝產(chǎn)品和青少年、兒童的服裝領(lǐng)域具有較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

具有遠(yuǎn)紅外輻射特性的物質(zhì)有很多種，常見的遠(yuǎn)紅外輻射性物質(zhì)有氧化物(如Al2O3、ZrO2)、碳化物(如ZrC、SicC)、硼化物、硅化物、氮化物等。使用得最多的是氧化物，其次是碳化物。遠(yuǎn)紅外添加物可以由一種或多種混合的遠(yuǎn)紅外輻射性物質(zhì)構(gòu)成。一般遠(yuǎn)紅外纖維中，遠(yuǎn)紅外粉的定量控制在4%左右溶液紡絲法等[1]。

遠(yuǎn)紅外纖維最常用的制作方法有涂層法和溶液紡絲法等。涂層法是將化學(xué)纖維或面料通過一種含有遠(yuǎn)紅外陶瓷粉粘合劑和分散劑的混臺(tái)液的噴涂，在纖維或面料表面涂覆一層遠(yuǎn)紅外陶瓷粉來制成遠(yuǎn)紅外紡織品。目前采用這種方法的較少，更多的是采用溶液紡絲法，即把遠(yuǎn)紅外陶瓷粉束直接加入到化學(xué)纖維紡絲液中進(jìn)行紡絲；也可先把遠(yuǎn)紅外陶瓷粉末分散到有機(jī)溶液中；再加入到化學(xué)纖維紡絲液中紡絲；還可先把遠(yuǎn)紅外陶瓷粉末分散至含有纖維素衍生物的有機(jī)溶液中再加入到化學(xué)纖維紡絲液中制成遠(yuǎn)紅外纖維[2]。

2 圖像分析技術(shù)在常規(guī)紡織品質(zhì)量檢測方面的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究人員將計(jì)算機(jī)圖像分析處理的方法用到紡織品質(zhì)量檢測中來，并且已取得了一定成效。纖維成份和含量及其標(biāo)簽是當(dāng)今市場準(zhǔn)入的必要技術(shù)要求,同時(shí)也是海關(guān)征稅的依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和商檢標(biāo)準(zhǔn)都有相應(yīng)規(guī)定,但并不全面,尤其是對(duì)用同一類型原料混紡的產(chǎn)品,一直是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn),在這方面國內(nèi)外均有人進(jìn)行了探討，并投入了大量的人力和物力，使得羊絨羊毛纖維的鑒別技術(shù)有了一定程度的發(fā)展。其他纖維如兔毛/羊毛、棉/麻纖維鑒別以及纖維的圖像特征參數(shù)和模式識(shí)別也有一定研究。

2.1 國外的研究現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)圖像處理和分析技術(shù)的發(fā)展，國外學(xué)者已經(jīng)通過計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像分析技術(shù)對(duì)纖維種類、數(shù)量和其他參數(shù)的分析測量進(jìn)行了廣泛研究。如F．J．Wortmann等人通過計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像分析技術(shù)對(duì)兔毛/羊毛、馬海毛/羊絨進(jìn)行了分析及鑒別，指出表面鱗片高度可以作為有效的客觀鑒別指標(biāo)。F．H．SHE獲得羊毛和馬海毛的鱗片參數(shù)并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行纖維種類識(shí)別。D．Robso利用圖像處理技術(shù)測定了多種羊毛和羊絨的鱗片結(jié)構(gòu)，提出可以用圓整度、面積、形狀系數(shù)和充滿度等16個(gè)鱗片的圖像特征來描述各種羊毛鱗片的不同形態(tài)特征，肯定鱗片高度在鑒別羊毛、羊絨種類時(shí)的作用。Kennth D．L對(duì)如何區(qū)分新舊羊絨纖維，采用Fisher方法進(jìn)行了研究。Fortier Chanel A．對(duì)如何鑒別棉纖維中的雜質(zhì)成分進(jìn)入了深入研究。采用傅立葉變換近紅外光譜法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判別棉纖維中雜質(zhì)成分，其判別準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上。

2.2 國內(nèi)的應(yīng)用研究

國內(nèi)也有很多學(xué)者在將圖像處理應(yīng)用于纖維檢測的領(lǐng)域做了大量的研究工作。王榮武等人在基于全自動(dòng)三維載物臺(tái)的基礎(chǔ)上，深入研究纖維圖像的全自動(dòng)定位采集和無人工干預(yù)的棉、苧麻纖維種類的圖像識(shí)別。棉、苧麻圖像識(shí)別過程中利用纖維縱向紋路的特征差異提取到6個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，棉、麻混紡的識(shí)別率達(dá)到93%以上[3]。吳雄英等人從事纖維包埋技術(shù)和纖維素纖維橫截面及縱向特征參數(shù)研究[4]。吳兆平等提取羊毛縱橫截面圖像幾何形態(tài)參數(shù)，計(jì)算細(xì)度以及橫截面的幾何形狀因子(包括長形因子、圓形因子、徑向異形因子等)進(jìn)行了分析。謝莉青等對(duì)麻滌橫截面的顯微圖像運(yùn)用形狀分析法設(shè)計(jì)了自動(dòng)識(shí)別的特征參數(shù)，建立了纖維當(dāng)量面積和異形系數(shù)雙參數(shù)雙閉值的組合識(shí)別模式。樂應(yīng)斌等針對(duì)棉、亞麻混紡織物，對(duì)縱向顯微圖像，提取變異系數(shù)、平均值等6個(gè)參數(shù)，訓(xùn)練最dx-乘支持向量機(jī)分類器，該分類對(duì)棉/亞麻短纖維的識(shí)別正確率平均為93．3%。

3 遠(yuǎn)紅外纖維定量檢測方法現(xiàn)狀

遠(yuǎn)紅外纖維，作為集蓄熱保溫、保健和抗菌功能于一體的紡織纖維，自從其問世便而備受關(guān)注。時(shí)至今日，研究和開發(fā)遠(yuǎn)紅外纖維及其測試與評(píng)價(jià)體系仍然是功能紡織纖維領(lǐng)域研究的一大課題。盡管如此，目前國內(nèi)外針對(duì)遠(yuǎn)紅外紡織纖維性能測試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)卻發(fā)展緩慢。國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的遠(yuǎn)紅外纖維已投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，但總體上基礎(chǔ)性研究不深入，對(duì)產(chǎn)品功能性的評(píng)價(jià)缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的測試標(biāo)準(zhǔn)。

檢索資料顯示，國外尚無與遠(yuǎn)紅外紡織品相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有3項(xiàng)，即《FZ/T 64010—2000遠(yuǎn)紅外紡織品》、《GB/T 18319—2001紡織品紅外蓄熱保暖性的試驗(yàn)方法》、《CAS 115—2005保健功能紡織品》。在遠(yuǎn)紅外紡織品的技術(shù)要求中，特別是對(duì)其功能性-遠(yuǎn)紅外波長法向反射率指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)適用于鑒定遠(yuǎn)紅外化學(xué)纖維及其制品、遠(yuǎn)紅外印染后整理織物的品質(zhì)，其他遠(yuǎn)紅外紡織品可參照?qǐng)?zhí)行。但該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)遠(yuǎn)紅外纖維的定量尚無規(guī)定。

4 圖像分析法檢測遠(yuǎn)紅外纖維成分依據(jù)

根據(jù)中華人民共和國紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01101—2008 《紡織品 纖維含量的測定 物理法》，規(guī)定了用物理分析的方法(包括顯微鏡測定和手工拆分法)測定紡織品纖維含量的條件和詳細(xì)分析步驟。適用于可手工拆分的或不宜采用化學(xué)分析方法的混紡、混合和交織紡織產(chǎn)品及散纖維原料的纖維含量定量分析[5]。

其顯微鏡測定方法采用顯微鏡放大后辨別各類纖維，測量纖維直徑或截面面積，結(jié)合測得的各類纖維根數(shù)，按需分別計(jì)算纖維質(zhì)量含量、體積含量和根數(shù)含量。

5 結(jié)論

由于遠(yuǎn)紅外纖維含量對(duì)織物的服用性、保暖性、舒適性甚至醫(yī)療保健性能都具有直接的影響，消費(fèi)者在選購遠(yuǎn)紅外纖維制品時(shí)非常需要參考檢測部門對(duì)遠(yuǎn)紅外產(chǎn)品中有效成分的檢驗(yàn)結(jié)果。為了能夠快速、準(zhǔn)確、環(huán)保地對(duì)遠(yuǎn)紅外纖維進(jìn)行定量分析，以遠(yuǎn)紅外纖維定量分析方法為中心，采用計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)，建立遠(yuǎn)紅外纖維的定量分析模型，對(duì)于分析遠(yuǎn)紅外纖維含量是十分必要的，該方法相比傳統(tǒng)化學(xué)方法具有快速、準(zhǔn)確、環(huán)保等特點(diǎn)。

[1] 張興祥.遠(yuǎn)紅外纖維和織物及其研究與發(fā)展[J].紡織學(xué)報(bào)，1994，15(11)，43—44.

[2] 薛孝川.遠(yuǎn)紅外纖維的發(fā)展和應(yīng)用 [J].化纖與紡織技術(shù)，2003，(4)：20—21.

[3] 王榮武．基于圖像處理技術(shù)的苧麻和棉纖維縱向全自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)[D]．上海：東華大學(xué)，2007．

[4] 張傳雄，吳雄英．圖像處理技術(shù)在纖維素纖維縱向特征參數(shù)研究中的應(yīng)用[J]．東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32(1)：46—49．

[5] 中華人民共和國紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《遠(yuǎn)紅外紡織品》. FZ/T 64010-2000.

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合理使用資源 造福子孫后代——公益廣告

Application of Image Analysis Technology in the Detection of Far Infrared Fiber Components

XuQiang1,2，YuKun2，XueRui2

(1.Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387,China； 2.Tianjin Textile Fiber Inspection Institute, Tianjin 300192,China )

Application of image analysis technique in textile inspection was introduced,and the current research of the quantitative analysis of far-infrared fiber was analysed. Result shows that image analysis techniques in detection of far-infrared fiber is advanced and practicable.

far-infrared fiber; component content; image analysis technology

2015-05-08

許 強(qiáng)(1981—)，男，浙江舟山人，工程師。

TS101.3

A

1009-3028(2015)04-0021-03