【正文】 的坐標值求出 AB 和 BC 兩線段的中點坐標值 (x1, y1)， (x2, y2)即： 圖 已知三點求 圓心 1 ( ) / 2bax x x?? (32) 1 ( ) / 2aby y y?? (33) 2 ( ) / 2cbx x x?? (34) 2 ( ) / 2cby y y?? (35) 求出通過這兩點的法線方程 : A B C 織物防水性能計算機自動評判系統(tǒng)中潤濕邊界域識別及等級評定研究 18 11( ) ( ) ( ) ( ) 0b a b ax x x x y y y y? ? ? ? ? ? (36) 22( ) ( ) ( ) ( ) 0c b c bx x x x y y y y? ? ? ? ? ? (37) 解此方程組可得出兩直線的 交點，在與圖像映像的二維累加器中對與該交點對應的單元進行增值操作。在圓周上任意選取3 個點，滿足條件后，代入方程式，計算出 a, b, c 三個參數(shù)，用兩個累加器 A(a, b)和 B((a2+b2c)1/2)來進行統(tǒng)計可能的圓心和半徑。關鍵是條件的確定和選擇。經典的圓 的檢測算法有很多種，其中最為著 名的是 Hough 變換的圓檢測方法以及在其基礎上的改進算法。浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 (設計 ) 17 3 織物測試區(qū)域 (圓輪廓 )提取的研究及實現(xiàn) 由于 測試區(qū)域在金屬框 (圓形 )的內部。 釋放內存空間。 一次掃描完以后將計數(shù)器為零對應原圖上的點變成背景 (黑色 )。如過不是，對應點的位置的計數(shù)器不變。 算法如下描述： 分配跟圖像一樣大 小的內存 空間 ， 并清零用于計算。實際 上，是保持原圖的骨架。 細化 (thinning)算法有很多，本文在這里介紹的是一種簡單而且效果很好的算法，用它就能夠實現(xiàn)從 圖像輪廓中抽取骨架的功能。 圖 圖像膨脹后的結果 細化 (提取骨架 ) 圖像進行膨脹后，由于邊緣變粗，會造成計算測試區(qū)域面積計算誤差，故必須織物防水性能計算機自動評判系統(tǒng)中潤濕邊界域識別及等級評定研究 16 提取圖像的骨架，即以邊緣的中心作為真正的邊緣?？梢钥闯?，它包括 X 的所有范圍，就像X 膨脹了一圈似的。在圖 中，左邊是被處理的圖像 X(二值圖象，我們針對的是黑點 )，中間是結構元素 B。陰影部分包括 X 的所有范浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 (設計 ) 15 圍，就像 X 膨 脹了一圈似的，這就是為什么叫膨脹的原因。用公式表示為： D(X)={a|Ba↑ X}=X?B(如圖 所示 )。 膨脹 (dilation)可以看作是腐蝕的對偶運算，其定義是：把結構元素 B 平移 a 后得到 Ba，若 Ba 擊中 X，記下這個 a 點。所以對不同的邊緣需尋找不同的算法來進行檢測。各向同性 Sobel 算子和普通 Sobel 算子相比，它的位置加權系數(shù)更為準確，在檢測不同方向的邊沿時梯度的幅度一致。與 111000111?????????和 1 0 11 0 11 0 1???????????相比， Sobel 算子對于像素的位置的影響做了加權，因此效果更好。 在 邊緣 檢測中，常用的一種模板是 Sobel 算子。 邊緣檢測算子檢查每個像素的鄰域并對灰度變化率進行量化，通常包括方向的確定。邊緣的特征是沿邊緣走向的像素變化平緩，而垂直于邊緣方向的像素變化劇烈。 本課題需要提取出兩類邊緣：金屬框框住部分的測試 區(qū)域邊界 (本課題的測試區(qū)域為圓形區(qū)域 )和織物經水噴淋后產生的潤濕區(qū)域邊界。 圖 中值濾波后的圖像 邊緣檢測 邊緣檢測是圖像識別中抽取圖像特征的重要屬性。在實際運算過程中并不需要圖像的統(tǒng)計特征，這也帶來不少方便，但是對一些細節(jié)特別多，特別是點、線、尖頂細節(jié)多的圖像不宜才用中值濾波方法。它在一定的條件下，可以克服線性濾波器如最小均方濾波、平均值濾波等所帶來的圖像細節(jié)模糊，而且對濾波脈沖干擾及圖像 掃描噪聲更加有效。中值濾波是一種非線性的處理方法，與其對應的中值濾波器也是一種非線性的濾波器。平均濾波往往不僅去除了噪聲，還 常使圖像的邊緣模糊，因而造成視覺上的失真。對變換后的 S 值取最靠近的一個灰度級的值，建立灰度變換表，將原圖像變換為直方圖均衡的圖像 (見圖 )。直方圖均衡化方法的基本思想是對在圖像 中像素個數(shù)多的灰度級進行展寬，而對像素個數(shù)少的灰度進行縮減，從而得到清晰圖像。轉換公式為： ( , ) ( , ) ( , ) ( , )G ray i j R i j G i j B i j? ? ? ? ? ? (21) 其中 ( , )Grayi j 為轉換后的黑白圖像在 (, )ij 點處的灰度值， R、 G、 B 分別為紅色、金屬框 潤濕區(qū)域 檢測區(qū)域 (金屬框框住部分 ) 織物防水性能計算機自動評判系統(tǒng)中潤濕邊界域識別及等級評定研究 12 綠色和藍色分量值。本系統(tǒng)采用灰度化來降 低處理信息量，減少處理工 作量。在對圖像進行分析之前必須要對圖像質量進行改善。經圖像預處理后的圖像可對其進行進一步處理?；叶然笥捎趫D像反差比較小，可進行直方圖均衡化，使圖像的細節(jié)更清楚。 對獲得的防水性檢測結果圖像首先要進行圖像預處理。 浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 (設計 ) 11 2 圖像的預處理和形態(tài)學的處理 圖 檢測樣本圖 本課題的淋水試驗是在圖 所示的淋水實驗臺進行的，圖像的獲取采用數(shù)碼像機，本課題所得的待 檢測的 圖像如圖 所示。 由于原來的評判大都在人工的條件下進行，這些方法費工時，勞動強度大，而且很容易受人的生理、心理狀態(tài)和社會環(huán)境等因素的影 響，導致評定的誤差比較大，一致性很不理想。 我們可以運用霍夫變換檢測出圓來，計算其半徑和圓心位置。 霍夫變換 (Hough變換 [20])是圖像處理中從圖像中識別幾何形狀的基本方法之一，應用很廣泛，也有很多改進算法。在我們常用的幾種用于邊緣檢測的算子中 Laplace算子常常會產生雙邊界；而其他一些算子如 Sobel算子又往往會形成不閉合區(qū)域。 圖 像 的邊緣是指圖 像 局部區(qū)域亮度變化顯著的部分，該區(qū)域的灰 度剖面一般可以看作是一個階躍，既從一個灰度值在很小的緩沖區(qū)域內急劇變化到另一個灰度相差較大的灰度值。實驗結果如圖。然后計算二值化后的圖像上黑區(qū)域 (物體 )面積百分率 ， 此值即為織物上的沾水面積百分率。 如王曉紅 [17]等人提出了利用模糊聚類分割算法來評定織物淋水等級。本課題要研究的就是在測試時不需要人為的干預，實現(xiàn)測試的自動化。 三種標準所對應的關系如下： GB 5＝ ISO 5＝ AATCC 100 GB 4＝ ISO 4＝ AATCC 90 GB 3＝ ISO 3＝ AATCC 80 GB 2 = ISO 2＝ AATCC 70 GB 1＝ ISO 1＝ AATCC 50 浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 (設計 ) 9 三種標準是相容和相似的，只是我國標準只有 1~5 五個等級，沒有 0 級。 ISO 2—— 全部上層表面有部分潤濕。 ISO 4—— 上層表面有少量的不規(guī)則的沾水或潤濕。 5 級 —— 受淋表面沒有潤濕，在表面也未沾有小水珠。 3 級 —— 受淋表面僅有不連接的小面積潤濕。 GB/T 47451997 標準的沾水等級描述為： 1 級 —— 受淋表面全部潤濕。它們的測試方法和原理等同于 AATCC 標準，這里不再贅述。如 GB/T 47451997《紡織織物表面抗?jié)裥詼y定 沾水試驗》 。 由于我國的測試標準引進了 AATCC 的標準，因此基于 AATCC 噴淋試驗的織物防水等級的評定方法是和國外一致的。靜壓法通過測試在多少壓力下有水滲入來測試織物的防水性，而淋水實驗是通過測試干、濕面積比來測試織物的防水性的，而且 YG(B)812D20 型數(shù)字式滲水 性測試儀沒有利用圖像處理的方法。 該儀器用于測定經過防水處理的各種織物的抗?jié)B水性，如帆布、油布、帳篷布、苫布、防雨服裝布及土工布材料等。 按照實驗室測試的靜水壓方法進行織物的防水性能的測試，國內按照 GB47441984標準制造了 YG812 型水壓儀 [12]來測試防水指標。但利用計算機及圖像處理技術來識別織物的防水性的等級國內的相關文獻報道卻很少，而且成功的識別系統(tǒng)幾乎還沒有出現(xiàn)。盡管目前防水性織物屢有出現(xiàn)，但我國產品與國際上先進水平還有差距。 浙江理工大學信息電子學院本科畢業(yè)論文 (設計 ) 7 圖 圖像處理系統(tǒng) 由結構圖可以看到， JISL 1092法的 圖像攝取設備是一個封閉的，而噴淋實驗是在開放的空間內進行的； “中國白”溶液，而噴淋實驗采用的是去離子水；同時 JISL 1092方法比較古老，設備龐大，費用較高等等， 因此此方法不符合本課題的要求也不符合經濟要求。為了識別水滴他采用“中國白”溶液來識別。方法就是 所有樣品都根據 JISL 1092法 ， 用這臺設備作噴灑試驗來進行評定。 表 11 AATCC22:1996 織物防水性能判定標準 等級 分值 描 述 0 級 (ISO 0) 0 分 表面背面全部潤濕 1 級 (ISO 1) 50 分 表面全部潤濕 2 級 (ISO 2) 70 分 局部潤濕 (織物潤濕狀態(tài)通常 呈小而個別的潤濕 ) 3 級 (ISO 3) 80 分 表面呈小水滴狀之潤濕 4 級 (ISO 4) 90 分 表面沒濕但附著有小水滴 5 級 (ISO 5) 100 分 表面即沒濕也沒有附著小水滴 隨著計算機技術的迅速發(fā)展，和人們對檢測精度和效率的要求。AATCC 標準等級圖表見圖 。 織物防水性能計算機自動評判系統(tǒng)中潤濕邊界域識別及等級評定研究 6 圖 淋水實驗臺 圖 AATCC 標準等級圖表 E) 評估定級 敲完后立即與標準等級圖比較，評估被水沾濕的痕跡，與之最接近的標準 圖表的級數(shù)就是其相應的級數(shù)。 d) 噴完水后用手握著金屬框的一端，用小錘敲圈的另一端一次，旋轉 180176。1176。 b) 將裝有樣本的樣本固定器放置在測試器上，調節(jié)其位置使噴水形成的痕跡與金屬框的中間一致，對斜紋，斜紋類華達呢，珠地，和類似棱紋的布類，紋路的方向與水流出樣 本的方向斜向交叉。2%條件下放置 4 小時。1176。下面介紹一下 噴淋試驗 的測試流程和方法 [14~15]： A) 原 理 在特定條件下將水噴灑在織物繃緊的表面，從而產生與織物防水防潤濕相關聯(lián)的潤濕痕跡，通過比較潤濕痕 跡與標準圖片，評估織物的防水能力。結構示意圖如圖 所示。結構示意圖如圖 所示。 按照實驗室測試的靜水壓方法進行織物的防水性能的測試，國外一般按照能承受的靜水壓值的大小分為靜壓頭實驗儀和牧林水壓實驗儀 [13]。因其市場廣闊，西方發(fā)達國家已把其列為面向 21世紀的高科技產品，并已投入大量的物力、財力競相開發(fā)研究。 國外研究現(xiàn)狀 防水性織物的開發(fā)、使用在歐美和日本等先進國家已有二十多年的歷史了。 因此研究和開發(fā)應用 AATCC 標準檢測織物防水性能的系統(tǒng)是很有意義和重要的。因此引進和采用美國的相關標準是必需的。 如 何在新的形式下 ， 鞏固和提高我國 的紡織品服裝生產和出口大國的地位 ， 除了進一步提高我國紡織業(yè)擁有自主知識產權的創(chuàng)新能力之外 ， 改革我國現(xiàn)有的紡織品標準化體制、逐步建立與國際接軌的紡織產品標準體系、通過強化標準化工作全面提升我國紡織產品的品質 ， 從而跨越各種愈演愈烈的貿易技術壁壘 ， 就顯得十分重要和緊迫。經過數(shù)十年的發(fā)展 ， AATCC不僅擁有先進的實驗室 ， 專門用于制訂和改進試驗方法標準的研究 ， 而且已經成為當今世界紡織領域具有國際權威的標準化組織，是對許多國家紡織品出口檢測影響較大的標準之一 [9~10]。 AATCC 紡織標準的介紹 AATCC(American Association of Textile Chemists and Colorists美國紡織化學家與染色家協(xié)會 )是辨別與分析紡織品的色牢度、物理性能和生物性能的非官方機構。 織 物的防水性等級是衡量織物優(yōu)劣的其中一項準則， 目前國內外織物防水性能的標準 很多，而 織物防水性能的檢測中，現(xiàn)普遍應用的標準是 AATCC標 準。觀察并記錄在多大的水壓下織物的背面滲出水珠，此時測得的水的壓力就是靜水壓，織物所承受的靜水壓值越大其防水性能就越好；噴淋試驗是一種由外向內的實驗方法，就是 從一定的高度和角度向待測織物連續(xù)噴水，測定浸透時間或吸收的水量或觀察試樣的水漬形態(tài)等 ，通過五個級別的評定，確定防水效率；吸水性實驗就是測定織物在水中浸漬一定時間后的增重率，這種測試方法比較簡單、方便。其 主要 方法 包括靜水壓測試 、 噴淋試驗 和吸水性實驗。h的流量如暴雨般地泄向人體模型，直徑約為 5mm 的水滴從頂部 2021 個孔中噴出，其速度約為 40km/h，這種測試手段與前者相比一般時間較短，但花費很高。 模擬測試 ： 環(huán)境控制室則成為必不可少的條件，用來模擬各種天氣環(huán)境和人體運動狀態(tài)，測試 防水 性。 實地測試 ： 其花費較大，時間較長，一般需花 費半年到一年或更長的時間。因此本課題的目的就是研制出一種利用計算機圖像處理