摘要：本文采取利用MATLAB图形处理函数对织物切片的图片进行处理的方法测量纱线直径。使用CU-2纤维细度仪中的显微图像分析应用软件包测量出纱线直径，将测试结果在SPSS17.0软件中进行单样本K-S检验，结果表明测得的数据正态分布，同时误差在允许范围内。实验表明通过这种方法测试织物中的纱线直径，结果比较客观且可行。

关键词：纱线直径；织物切片；图像分割

 

0 引言

纱线直径是织物结构的主要参数之一，它影响着织物的物理机械性能、手感、风格等。目前，对纱线直径的测量方法主要有绞纱法、投影法、普通生物显微镜法和视频显微镜法，但当测量织物或织物小样中的纱线直径时，绞纱法显然不可取，其余三种方法也要将纱线从织物中拆出进行测量，这样无意间就会使纱线的一些隐性特征（如纱线捻度和毛羽等）遭到破坏，从而使得数据出现误差。

    本文将织物切片技术和图像处理技术相结合，探索出一种能比较准确地测量织物中纱线直径的新方法，以期能用于织物中纱线直径的测量和形态研究。

1织物切片图的获取与处理

1.1织物切片图像的获取

制作织物切片时，首先要配置合适的包埋剂^[1]，同时还要控制好温度，并保证包埋剂能完全浸入织物。切织物时刀口应垂直下切，保证纱线不出现散脱或毛绒脱落等现象，使做出的织物切片粘度、柔性和硬度都符合要求，从而能够完好的保持织物中纱线原有的几何结构。

织物切片分经向切片和纬向切片。本试验中的织物小样采用的是纯棉平纹织物，规格为16×16 tex，取织物不同地方分别制作经向切片和纬向切片，在视频显微镜下，通过筛选获得理想的织物截面切片并拍下图像。

1.2切片图像处理

使用MATLAB2009图像处理工具箱^[2]中的函数将切片图首先进行图像增强处理，按需要对图像进行适当的变换，如改变图像的对比度、去除噪声等处理以突出某些有用的信息，去除或削弱无用的信息，然后将有用的部分图像分割出来，借助特征测量，可以获得描述目标各个特征的测量结果。如图1所示，用rgb2gray函数对图片进行灰度处理（见图2）使图像动态范围加大，图像对比度扩展，特征更加明显；然后利用im2bw函数将图像进行二值化处理（见图3）；最后利用imclose函数进行图像分割（如图4），检测出纱线的边缘线。

图1织物径向切片图                     图2 图像增强

 

图3 图像二值化处理                        图4 纱线边缘检测

图像处理时，首先要考虑的是得到清晰的纱线边界线，以便于直径的测量，其次在运用MATLAB进行处理时尽量使用最简单的语句来达到试验要求，以缩短试验时间。

2直径的测量

CU-2纤维细度仪是一套专门用于精确测量各类纤维、纱线细度的仪器。通过该仪器系统提供的图形测量工具直接在图片上测量出纱线的直径。

测量时首先要进行系统定标，然后调出专用的数据文件“直径转支数特数旦尼尔”测量直径。已知的纱线细度是在纱线未织入织物时的细度，而织物交织点处的纱线直径已经发生变化，所以本实验主要选择纱线条干^[3]进行测量，避免测量织物交织点处的直径。对每张切片图测量时，纱线边缘明显凸起的应视作毛羽，不能算作纱线直径值。

3 结果讨论

（1）本次试验在样品不同地方制作经纬向切片，选择共计18张织物截面切片图，其中经向9张、纬向9张。由于各张切片图的差异性，故对每一张切片图进行纱条直径测量时，测量的次数不等。从测得的经纬向直径值中分别随机抽取20个直径值，利用SPSS17.0对经纬向直径分别进行单样本K-S检验，其零假设H₀：样本所属总体的分布是正态分布。取显著性水平α=0.05，图5和图6所示为直径分析数据（单位：μm）。

  

图5 经向直径K-S检验                      图6 纬向直径K-S检验

输出结果表明，其经向直径对应的渐进概率值为0.899，由于0.899>0.05，故接受H₀，认为样本所属的总体是正态分布；纬向直径的渐进概率值为0.977>0.05，故接受H₀，认为样本所属的总体是正态分布。其中经向直径正态分布如图7，纬向直径正态分布如图8。

图7 经向直径直方图                         图8 纬向直径直方图

（2） 误差分析经过实验测得的织物中纱线号数是经向14.66t，纬向15.21t，经向误差为8%，纬向误差为5%。

造成误差的原因是：纱线在织入织物中时受到挤压或磨损，使得纱线原始支数发生变化，由经向误差大于纬向误差可知，在织造时经纱受到的损伤大于纬纱受到的损伤；由于拍摄得到的各张织物截面切片图像的好坏参差不齐，在处理这些织物截面切片图像时获得的纱线边缘的精确度就存在偏差，从而产生误差。

4 结论

通过CU-2纤维细度仪获得织物中纱线屈曲形态图片，利用MATLAB对其图像进行分析处理，根据图像分析纱线在织物中的屈曲形态，通过测试分析软件可以获得纱线直径数据。方法简便、快捷。

参考文献：

[1] 王彦妖,刘让同.利用切片技术测试织物结构参数[J].棉纺织技术,2006,34(11):652-655.

[2] 余成波.数字图像处理及MATLAB实现[M].重庆:重庆大学出版社,2003.

[3] 杨元.测定纱线直径方法的比较[J].上海纺织科技,2004,32(6):58-62.