孫 梅， 沈淦清， 王柏華， 趙紅東

(1. 河北工業(yè)大學(xué) 電氣工程學(xué)院， 天津 300130； 2. 北京服裝學(xué)院， 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100080； 3. 河北工業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院， 天津 300401)

羊絨形態(tài)結(jié)構(gòu)的相關(guān)性

孫 梅1， 沈淦清2， 王柏華2， 趙紅東3

(1. 河北工業(yè)大學(xué) 電氣工程學(xué)院， 天津 300130； 2. 北京服裝學(xué)院， 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100080； 3. 河北工業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院， 天津 300401)

為給羊絨選擇和質(zhì)量鑒定工作提供更多的理論參考，采用光學(xué)顯微鏡對阿里地區(qū)羊絨的直徑、鱗片高度和環(huán)狀鱗片占有率形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行測試，繪制出羊絨直徑-鱗片高度、羊絨直徑-環(huán)狀鱗片占有率以及鱗片高度-環(huán)狀鱗片占有率的分布圖，采用最小二乘法確定最佳擬合直線，計(jì)算了形態(tài)結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)羊絨直徑與鱗片高度有較大的正相關(guān)，環(huán)狀鱗片占有率分別與羊絨直徑和鱗片高度呈現(xiàn)較小的負(fù)相關(guān)。用阿拉善和蓋縣的羊絨測試結(jié)果驗(yàn)證了其的相關(guān)性，上面3個地區(qū)的羊絨直徑與鱗片高度的相關(guān)系數(shù)平均值為0.541 4，環(huán)狀鱗片占有率與羊絨直徑和鱗片高度的相關(guān)系數(shù)平均值分別為-0.228 8和-0.217 0。

羊絨； 形態(tài)結(jié)構(gòu)； 相關(guān)性； 分布； 擬合直線

羊絨面料輕柔保暖，美觀舒適，雖然價格偏高但一直以來都受到消費(fèi)者的青睞，在研究羊絨形態(tài)結(jié)構(gòu)參量的同時，有必要對羊絨形態(tài)結(jié)構(gòu)之間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行深層次研究，已有較多的文獻(xiàn)報道。如利用近紅外光譜技術(shù)確定羊毛與羊絨光譜特性[1]，但是相比顯微鏡直接觀察法檢驗(yàn)成本高。孫梅等使用顯微鏡投影儀法測量山羊絨纖維直徑，研究了山羊絨直徑存在變異的現(xiàn)象[2]。文獻(xiàn)[3]對羊絨形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了定量測試，研究了適宜統(tǒng)計(jì)樣品數(shù)量，給出了阿拉善地區(qū)羊絨形態(tài)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定影響羊絨直徑的關(guān)鍵因素[4]。石先軍等[5]研究了纖維鱗片紋圖基因碼的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，表明鱗片矩形度的最優(yōu)擬合為正態(tài)分布，鱗片面積等形狀參數(shù)的最優(yōu)擬合均為對數(shù)正態(tài)分布。沈巍等[6]應(yīng)用顏色從背景圖片中分離出羊絨或羊毛纖維，根據(jù)所提取纖維形狀大小等特征實(shí)現(xiàn)羊絨檢測。文獻(xiàn)[7]利用羊絨細(xì)度、鱗片高度或密度、鱗片邊界周長及鱗片面積形態(tài)參數(shù)作為比對指標(biāo)，對山羊絨與細(xì)羊毛進(jìn)行鑒別。有研究使用徑高比、徑軸參數(shù)和鱗片直角高度形態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)山羊絨、綿羊毛和綿羊絨的誤判概率[8]。文獻(xiàn)[9]按纖維直徑劃分7 類進(jìn)行山羊絨鑒別。嚴(yán)雪萍等通過纖維細(xì)度分析儀分別對陜西榆林、白旗和阿拉善左旗3種山羊絨纖維的直徑進(jìn)行測量，研究3個不同地區(qū)之間的山羊絨纖維直徑分布的相關(guān)性[10]。

文獻(xiàn)[10]只對不同地區(qū)的山羊絨直徑進(jìn)行相關(guān)性研究，而同一地區(qū)羊絨多個形態(tài)參數(shù)間的關(guān)系仍有必要探討。本文在已經(jīng)完成的工作基礎(chǔ)上[2]，研究多個羊絨形態(tài)參數(shù)之間的相關(guān)性，展示羊絨整體形態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了羊絨形態(tài)參數(shù)之間的相關(guān)規(guī)律，有利于羊絨選擇和質(zhì)量鑒定工作的日趨完善。

1 測量方法與理論模型

本文在阿里、阿拉善和蓋縣3個地區(qū)采集典型的白山羊絨為實(shí)驗(yàn)測試樣品，每個地區(qū)至少采集200根白山羊絨，在保持采集山羊絨原有形狀下進(jìn)行形態(tài)參量測試：在載玻片中間滴適量的浸沒液，將羊絨纖維樣品放入浸沒液并均勻分散于溶劑中，加蓋玻片，使用帶ELMD彩色攝像機(jī)的日本尼康生物顯微鏡(ALPHAPHOT-2YS2型)觀察羊絨，并通過顯示屏顯示的標(biāo)尺測量羊絨形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)，測試在室溫下進(jìn)行，詳細(xì)測試設(shè)備及測試過程見文獻(xiàn)[2]。

調(diào)節(jié)顯微鏡，可清晰觀察到羊絨時測出直徑。將鱗片中部調(diào)至清晰時，測量出沿纖維中心軸向鱗片間的距離為鱗片高度，統(tǒng)計(jì)傾斜角小于45°的環(huán)狀鱗片數(shù)量，計(jì)算出環(huán)狀鱗片占有率。

在測量羊絨樣品中，用D、H和P分別表示羊絨直徑、高度和環(huán)狀鱗片的占有率樣品集。

D={d1,d2,…,dN}

(1)

H={h1,h2,…,hN}

(2)

P={p1,p2,…,pN}

(3)

式中N為樣品的根數(shù)，羊絨直徑D、高度H和環(huán)狀鱗片的占有率P中的任意2個參數(shù)在測量樣品集A和B之間的相關(guān)性[11]可表示為

(4)

A,B=D or Ho r P， A≠B

(5)

ai,bi=dior hior pi， ai≠bi

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

為顯示羊絨形態(tài)參量的相關(guān)性，采用最小二乘法對測量羊絨形態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，即在測量參數(shù)的樣品集A和B中，選擇其中一個形態(tài)參量為自變量x，另一個形態(tài)參量為函數(shù)y，對應(yīng)在A-B空間構(gòu)成yi(xi)離散關(guān)系，令一次擬合函數(shù)為

f(x)=ξ0+ξ1x

(11)

由式(12)可確定ξ0和ξ1：

(12)

式中：min{}表示最小值；ξ0為常數(shù)項(xiàng)；ξ1為一次項(xiàng)系數(shù)。

2 結(jié)果與討論

用測量的每根白山羊絨的直徑和鱗片高度分別為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，繪制直徑與鱗片高度分布圖，并根據(jù)式(11)和(12)繪制相應(yīng)的擬合函數(shù)。

圖1示出阿里地區(qū)200根白山羊絨的直徑與鱗片高度分布圖以及擬合直線。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，隨羊絨的直徑增大，鱗片高度呈現(xiàn)上升趨勢，通過最小二乘法公式(11)、(12)擬合出結(jié)果為：常數(shù)項(xiàng)ξ0=0.268 1，一次系數(shù)ξ1=0.076 8，即所測試羊絨直徑H和鱗片高度D滿足

H=0.268 1+0.076 8D

一次擬合系數(shù)數(shù)值較小，其原因在于羊絨直徑變化范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鱗片高度。

圖2示出羊絨直徑與環(huán)狀鱗片占有率以及擬合直線。與羊絨直徑與鱗片高度分布上升變化趨勢不同，隨羊絨直徑增加，環(huán)狀鱗片數(shù)量在減少。圖3示出鱗片高度與環(huán)狀鱗片占有率及其擬合直線，也表明了隨鱗片高度增加環(huán)狀鱗片數(shù)量在減少的變化趨勢。表1分別示出圖1～3采用最小二乘法擬合一次曲線的常數(shù)項(xiàng)和一次項(xiàng)。

為表明羊絨直徑與鱗片高度、羊絨直徑與環(huán)狀鱗片占有率以及鱗片高度與環(huán)狀鱗片占有率的相關(guān)性，表2示出計(jì)算的各自相關(guān)系數(shù)。由計(jì)算值可知阿里地區(qū)的羊絨直徑與鱗片高度為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.627 1，羊絨直徑與環(huán)狀鱗片占有率為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.223 2，鱗片高度與環(huán)狀鱗片占有率為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.298 1，由測試結(jié)果計(jì)算相關(guān)系數(shù)驗(yàn)證了圖1～3的變化趨勢。羊絨直徑增加說明羊絨比較粗，粗羊絨上的鱗片高度增加，覆蓋在較粗羊絨上面的鱗片發(fā)生傾斜較多，表現(xiàn)為環(huán)狀鱗片數(shù)量減少，即鱗片的傾斜角小于45°的鱗片減少，但是羊絨直徑與環(huán)狀鱗片占有率以及鱗片高度與環(huán)狀鱗片占有率相關(guān)系數(shù)的數(shù)值小于羊絨直徑與鱗片高度的相關(guān)系數(shù)。

類別ξ0ξ1羊絨直徑-鱗片高度0.26810.0768羊絨直徑-環(huán)狀鱗片占有率1.0960-0.0144鱗片高度-環(huán)狀鱗片占有率1.1087-0.1565

注：ξ0和ξ1分別表示線性擬合的常數(shù)項(xiàng)和一次項(xiàng)系數(shù)。

表2 阿里、阿拉善和蓋縣地區(qū)羊絨形態(tài)結(jié)構(gòu)的相關(guān)系數(shù)及是平均值Tab.2 Correlations of cashmere morphological structure and averages in Ali, Alasan and Gaixian

為驗(yàn)證上述羊絨形態(tài)相關(guān)性，本文分別對阿拉善和蓋縣羊絨的直徑、鱗片高度和環(huán)狀鱗片占有率進(jìn)行了測量并計(jì)算出各自羊絨的形態(tài)結(jié)構(gòu)相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)阿拉善地區(qū)羊絨直徑與鱗片高度為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.454 4，羊絨直徑與環(huán)狀鱗片占有率為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.227 3，鱗片高度與環(huán)狀鱗片占有率為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.206 1；蓋縣地區(qū)羊絨直徑與鱗片高度相關(guān)系數(shù)為0.542 8，羊絨直徑與環(huán)狀鱗片占有率相關(guān)系數(shù)為-0.236 0，鱗片高度與環(huán)狀鱗片占有率相關(guān)系數(shù)為 -0.146 8，地區(qū)羊絨3個參數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)及其平均值見表2所示。

3 結(jié)束語

本文對阿里、阿拉善和蓋縣白山羊絨的羊絨直徑、鱗片高度和環(huán)狀鱗片占有率形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了測試，研究了羊絨直徑、鱗片高度和環(huán)狀鱗片占有率之間的相關(guān)系數(shù)，結(jié)論如下。

1)發(fā)現(xiàn)羊絨直徑與鱗片高度有較大的正相關(guān)，環(huán)狀鱗片占有率分別與羊絨直徑和鱗片高度呈現(xiàn)較小的負(fù)相關(guān)。

2)確定了羊絨形態(tài)參數(shù)相關(guān)性數(shù)值大小范圍，羊絨直徑與鱗片高度相關(guān)系數(shù)在0.5左右，羊絨直徑與環(huán)狀鱗片占有率以及鱗片高度與環(huán)狀鱗片占有率相關(guān)系數(shù)在-0.2左右。

因此羊絨直徑、鱗片高度和環(huán)狀鱗片占有率之間存在一定的相關(guān)性，表明了羊絨形態(tài)參量之間的關(guān)系，對于較大正相關(guān)性的羊絨直徑與鱗片高度可以檢測其中一個參量從而預(yù)測另一個參量，即選擇一個量作為檢測標(biāo)準(zhǔn)可簡化檢測指標(biāo)。

通過本文相關(guān)性研究可給出結(jié)論，在選擇較細(xì)的羊絨生產(chǎn)制品時，選擇的鱗片高度低、密度大以及環(huán)狀鱗片較多，這種羊絨的綜合形態(tài)參量性質(zhì)較優(yōu)異。

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Study on correlation among cashmere morphological structures

SUN Mei1, SHEN Ganqing2, WANG Baihua2, ZHAO Hongdong3

(1. School of Electrical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2. School of Materials Science & Engineering, Beijing Institute of Fashion Technology, Beijing 100080, China; 3. School of Electronic and Information Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

The cashmere morphological structure including the cashmere diameter, the scale height and the percent of the scale ring are measured with an optics microscope for the cashmere in Ali area. The distributions for the cashmere diameter with the scale height, the cashmere diameter with the percent of scale ring and the cashmere scale height with the percent of scale ring are showed, respectively. The proper linear fittings are determined by the least squares method and the correlation coefficients are also computed among cashmere morphological structures. It shows that there is a larger positive correlation between the cashmere diameter and the scale height while the correlations between the percent of scale ring with the cashmere diameter and the scale height are smaller negative respectively. The similar correlations among cashmere morphological structures are also found in the cashmere from Alashan and Gaixian areas, respectively. The average correlation coefficient between the cashmere diameter and the scale height is 0.541 4, the average correlation coefficients between the percent of scale ring and the cashmere diameter and the scale height are -0.228 8 and -0.217 0, respectively, from above three areas.

cashmere; morphological structure; correlation; distribution; linear fitting

10.13475/j.fzxb.20150400104

2015-04-02

2016-03-07

孫梅(1969—)，女，副教授，博士。主要研究方向?yàn)樾畔⑻幚?。E-mail：msun@hebut.edu.cn。

TS 102.3

A