基于灰度共生矩阵的织物纹理研究

研究报告　２０１３年纪代奶织校　第３期　ｃ）对比度（ｃｏｎｔｒａｓｔ）：是反映纹理沟纹深浅程　度的特征值。如果其对比度越大，则纹理沟纹越深，　视觉效果越好；反之，如果沟纹越浅，效果越不清晰，　则对比度越小。在灰度共生矩阵中，偏离对角线的元　素值越大，则ＣＯＮ值越大。　ＯＣＮ一∑　ｋ一－１。　｛∑　Ｇ（ｉ，　）｝　（４）　ｄ）自相关性（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）：是反映图像纹理一　致性的特征值，即在灰度共生矩阵中，所有元素值在　图１　灰度共生矩阵的像素对　行或列方向上的相似程度。当灰度共生矩阵元素值　较为均匀相等时，自相关值就大，纹理也较明显；反　便直观地描述图像的纹理，选用一些参数指标来作　之，如果元素间相差很大时，则自相关值较小。　为灰度共生矩阵的特征［５］，主要包括：　：ａ）二阶矩（ａｎｇｕｌａｒ　ｓｅｃｏｎｄ　ｍｏｍｅｎｔ）：也称为能　∑　∑；一　（５）　量，为灰度共生矩阵中，每个元素的平方和。在一定　式（５）中：　＝＝＝∑　∑ｋ　ｉ・Ｇ（ｉ，　）　程度上，反映了图像灰度的分布均匀程度。如果灰度　共生矩阵中，所有元素值较均匀时，则ＡＳＭ值较　ｊ一∑ｋ　∑：一　Ｊ・Ｇ（　，　）　小；相反，如果其中元素不均匀，则ＡＳＭ值较大。　ｓ２－∑　∑；一　Ｇ（ｉ，　）（　—Ｕｉ）　ＡＳＭ一∑　∑：：　（Ｇ（　，　））。　（２）　Ｓ　∑ｋ　∑：　Ｇ（ｉ，Ｊ）（　—ｕｊ）。　ｂ）熵（ｅｎｔｒｏｐｙ）：是对图像信息的一个随机性　的度量值，当灰度共生矩阵中，所有的元素值几乎相　３实验试样　等且元素分散分布时，熵较大，反映了图像纹理的非　采取３组机织物试样用于织物纹理实验研究，织　均匀程度。　物试样均由黄色涤纶色纺网络纱经整经、穿综、在半自　ＥＮＴ一一∑：一　∑：一　Ｇ（ｉ，　）ｌｏｇＧ（ｉ，　）（３）　动剑杆织机上制备而成。具体的织物试样规格如表１。　表１织物试样规格表　４机织物纹理特征研究　ｌ，并由灰度共生矩阵计算上述４个纹理特征，获取　试样表面纹理的纹理特征参数，见表２。　采用ＤｉｇｉＥｙｅ数慧眼对９种织物试样拍摄，获　４．１织物排列密度与灰度共生矩阵的关系　取织物图像，然后先对图像进行预处理，将彩色图像　织物纹理特征如图２所示。由图２可以看出，　转化为灰度图，并将其灰度级由２５６级转换为１６　同一条件下，不同密度的织物试样的纹理参数具有　级＿６］，在不影响图像纹理的情况下，达到减少图像运　明显的差异，由于这些参量表示了织物纹理的某一　算量，最后再进行归一化运算，计算４个方向上（１０、　方面的性质，因此可以通过这些参量来代表织物试　４５、９０、１３５。）的灰度共生矩阵，取像素间的距离为　样的纹理，实现对不同织物试样的纹理辨别。　・　１　３　・　２０１３年耽代Ｉ２５但校　第３期　表２灰度共生矩阵的特征值　特征值　ＡＳＭ　１　０．０８６７　研究报告——　反映了图像中纹理的非均匀程度或复杂程度，由　ＣＯＲ　０．３４８８　ＥＮＴ　２．５７９３　ＣＯＮ　２．０２９１　图２（ｂ）可以看出，随着织物密度的增大，熵值逐渐　减小，表明它的图像纹理中灰度分布的随机性比　较小。对比图２（ａ）和图２（ｂ）可知，熵值和二阶矩　Ａ组　２　３　４　０．１２４４　２．２７１１　１．２６８５　０．１５４０　０．１７６２　２．０９７９　１．８８０７　１．１７７０　１．１０１３　０．５７５０　０．７８３８　—０．２１１６　值规律相反，随着二阶矩值逐渐增大，熵值逐渐　减小。　Ｂ组　５　６　７　０．２０２３　０．１６８７　０．６５０２　１．８９５７　１．９９９２　０．８２０２　１．１０６３　—０．３６５９　１．３２４９０．２３４３——０．３６６２　——０．８０１７　通过对图２（ｃ）观察，可以发现随着密度的增　大，对比度越来越大，其中试样１的对比度最小，表　明此时纹理的清晰度最模糊，沟纹最浅。　随着密度的增大，纹理的沟纹越深，纹理的视觉　效果越清晰，对比度就会有明显的增大。观察图２　（ｄ）相关度的结果，相关度反映的是图像中纹理在某　方向上的相似性，对比图２（ｃ）和图２（ｄ）会发现，　Ｃ组８　９　０．１５４０　２．０９７９　１．１７７０　一Ｏ．００８７　０．２０２３　１．８９５７　１．１０６３——０．３６５９　注：ＡｓＭ一二阶矩；ＥＮ丁＿～熵；。。Ｎ一对比度；∞Ｒ一对自相关性　如图２（ａ），Ａ组３个试样线密度相同，组织相　同，仅纬密有改变。代表织物试样的二阶矩特征，　其值越大，说明纹理较均匀，能量越大。图（２）中　代表３种织物试样的曲线相差很大，可以反映出　一相关度的变化规律与对比度的变化规律相反，即对　比度小的图像，相关度就大，反之则变小。　由上可知，灰度共生矩阵可以很好地表征不同　密度的织物试样的纹理特征。　１．０　０．８　０．６　织物的密度越大，试样的纹理越规则。由于熵值　０．４　０．２　２　３　４　４　（ｃ）　－ｅ＿试样１；一日＿试样２；早试样３　图２　Ａ组织物试样的灰度共生矩阵特征值　４．２织物纱线细度与灰度共生矩阵的关系　根据图３分析可以得出，对于由不同细度的涤纶　曲线之间有明显的差别，３／８缎纹的二阶矩值最小，　其次为１／３斜纹织物，平纹的二阶矩值最大，且它的　织物的纹理效果最明显，纹理最均匀。熵值的排布　与二阶矩排布规律正好相反，平纹的熵值最小，其次　为１／３斜纹织物，３／８缎纹织物的熵值最大，表明它　的图像中灰度分布的随机性最大。　这样对于分辨不同组织织物试样有很大的帮　助。因此，可以用灰度共生矩阵的方法来表征不同　组织织物试样的纹理特征。　网络纱织成的织物，随着纱线的细度增大，二阶矩值　逐渐减小，织物纹理较为粗糙；熵值逐渐增大，织物纹　理的非均匀程度也逐渐增大，对比度逐渐增大，纹理　的沟纹逐渐加深，相关度较为近似。说明灰度共生矩　阵基本可以辨别不同细度的织物试样。　４．３织物组织与灰度共生矩阵的关系　对于不同组织的织物试样，由图４（ａ）可以看出　・　１４　・　研究报告　２０１３年纪代｜２ｊ织校禾　第３期　０．５　２　０・４　２　ｏｌ３　０．２　０．１　２　４　１　２　４　（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　试样４；寻试样５；早试样６　（ｄ）　图３　Ｂ组织物试样的灰度共生矩阵特征值　４　２　Ｏ　２　０・８　２　０・６　２．　０．４　１．　０．２　／————音—－．＝＝＝＝　１．　０　Ｏ．　２　３　４　（ａ）　（ｂ）　２・　２　２・　ｌ　。　一０．　１　—２　ｌ　２　３　４　（。）　试样７；一日－试样８；早试样９　（ｄ）　图４　Ｃ组织物试样的灰度共生矩阵特征值　４．４织物纹理表征　再对上述由灰度共生矩阵得到的４个方向上的　参考文献：　特征参数进行均值处理，以此来表征织物试样的纹　［１］Ｈａｒａｕｃｘ　Ｒ　Ｍ，Ｓｈａｎｍｕｇａｍ　Ｋ，Ｄｉｎｓｔｅｉｎ　Ｉ　Ｈ．Ｔｅｘｔｕｒｅ　理特征　。计算结果如表２所示。　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｉｍａｇｅ　ｃｌａｓｓｍｃａｔｉｏｎｒＪ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍａｎ　ａｎｄ　Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ，１９７３，３（６）：６１０—６２１．　５结语　［２］田做，余雪丽，田杰．基于ＧＬＣＭ和ＣＧＡ的人脸表　基于灰度共生矩阵的理论，采用图像纹理分析　情识别方法研究［Ｊ］．微型机与应用，２０１０（１８）：３２—３６．　技术，测量了不同排列经纬密度、经纬纱线密度和织　［－３３杨德坤，侯德文，步亚东．灰度共生矩阵在纹理特征提取　物组织的织物试样的表面纹理图像，并计算讨论了　中的发展［Ｊ］．信息系统工程，２０１２（１）：１３４—１３６．　图像的二阶矩、熵、对比度和自相关性等特征参　［４］徐登云，王龙秀．基于灰度共生矩阵对纹理特征的分析　８］。结果显示，可以利用灰度共生矩阵的４个特　［Ｊ］．西部资源，２０１２（２）：１１２—１１４．　征值有效地反映织物试样的纹理特征。　［５］苑丽红，付丽，杨勇，等．灰度共生矩阵提取纹理特征的　实验结果分析Ｄ］．计算机应用，２００９，２９（４）：１０１８－１０２１．　数Ｌ２０１３年纪代饧织校　第３期　Ｅ６］汪黎明，陈健敏，王锐，等．织物折皱纹理灰度共生矩阵分　析ｒＪ］．青岛大学学报：工程技术版，２００３，１８（４）：５－＆　Ｅ７］王治国，尹成，雷小兰，等．河道纹理属性分析中的灰　度共生矩阵参数研究ＥＪ］．石油地球物理勘探，２ｏ１２，４７　（１）：ｌＯＯ—ｌＯ６．　研究报告　Ｅ８］王辉．基于灰度共生矩阵木材表面纹理模式识别方法　的研究ＥＤ］．哈尔滨：东北林业大学，２００７．　（责任编辑：马春晓）　ＦＡ３１７Ａ并条机的使用体会　２００８年云泰纺织有限公司在原有生产规模的基础上扩　建了２万纱锭。根据本公司生产色纺纱的产品批量少、交期　短、颜色多样、品种翻改频繁的特点，将各工序的设备实行优　化选配。以并条机为例，公司对国内众多纺机厂所生产的并　条机其性能、参数、维护、操作及售后等多项指标进行考察，　认为天门纺织机械有限公司所生产的ＦＡ３１７Ａ并条机比较　理想。经过几年来的实践和摸索，我们认为使用好ＦＡ３１７Ａ　并条机，充分发挥ＦＡ３１７Ａ并条机的效能，良好的设备状态　与合理的工艺参数是关键。坚持计划与状态保养相结合，合　理的工艺和正确的操作相结合的原则，能更好地发挥设备的　性能，真正做到高产优质。　１　便捷的工艺调整是品质与效益的保证　在纺纱过程中，为降低纱线长片段不匀，并条工序班、班　的条子重量检测是关键。云泰公司规定每班每台末道并条试　重次数不低于５次，每班共计试重大于２５次，加上小订单批　次多，实际远远超过２５次，这样就给维修人员的工作量增大了　许多。在确保并条品质的基础上能快速调换工艺齿轮，这也是　当时公司选购ＦＡ３１７Ａ并条机的初衷之一，主要基于如下理由：　ａ）该机采用齿形皮带传动，既保证了传动的平稳性，防　止滑溜，又能减少意外牵伸；　ｂ）经常更换的工艺齿轮，冠牙与轻重牙采用齿形皮带　传动，较之其他机型的齿轮传动更方便、快捷，又不至于把维　修人员弄得满手油污；　ｃ）齿轮更换简便，只需会拧螺丝及张紧齿形皮带即可。　而不需要像有的机型要考虑销的脱落及搭牙的比例。　２广阔的牵伸空间（５．３２～９．８５倍）　牵伸倍数调节范围大，非常符合色纺纱的产品规格：在　生产中最粗到７３．８ｔｅｘ，细到８．４ｔｅｘ，在工艺设计上显得游刃　有余。以生条２２　５ｍ计算，采用两道并合，头并２１～２２ｇ，二　并可达２２ｘ８÷５．３２—３３．０８ｇ，即使单纱做到比７３．８ｔｅｘ还粗　也不成问题。若做高支纱如５．９ｔｅｘ，采用三道并合，头并１８ｇ，　二并１７ｇ，三并可低至１７×８÷９．８５＝１３．８ｇ。如此宽广的牵伸　空间对于客户多，品种规格复杂的棉纺厂来说颇为青睐。　３适纺品种范围广　ＦＡ３１７Ａ并条机适用于纯棉、化纤、涤／棉混纺、中长纤　维及其混纺等多种工艺的并合和牵伸。云泰公司所纺品种　主要为：纯棉、纯粘胶、纯天丝、涤棉、莫代尔／棉、天丝／棉、粘　胶／棉、棉／毛及棉／竹纤维混纺纱等，与ＦＡ３１７Ａ并条机的适　纺范围非常吻合。还有一个主要因素是ＦＡ３１７Ａ并条机机　型设计合理、技术先进，如采用三上三下上托式防积尘压力　棒双区曲线牵伸可加工纤维长度在２２￣７６ｍｍ之间。　・　１６　・　４产量高是ＦＡ３１７Ａ并条机的又一优势　众所周知，前纺半制品的供应一定要大于细纱的需要求　量，而色纺行业尤其如此，客户下的订单不大，但客户的交期　只可以提前不允许推迟。色纺纱因其颜色千变万化，可纺性　也不尽相同，无法预测哪一个品种在哪一道工序出问题，稳妥的　做法是将其纺成粗纱，这就需要并条机具有高产能。而　７ｏＯｎｎ／ｍｉｎ的出条速度正是Ｆ　１７Ａ并条机迎合纺织厂的一大亮　点。云泰公司在２００８年一次性购买１２台ＦＡ３１７Ａ并条机的基　础上，于２０１０年为了配套精梳机又添购２台ＦＡ３１７Ａ并条机。　５保持设备良好的状态　坚持计划与状态保养相结合，除了按照计划进行一、二　级保养及揩车外，每天进班还应检查以下项目：　ａ）查两侧齿形皮带和电机平皮带的松紧、有无明显伤痕　及脱层；　ｂ）查各部位自停装置是否灵敏；　ｃ）查上下吸风是否畅通；　ｄ）听各传动部位有无异响；　ｅ）看试验数据有无异常，以及与试验人员有效交流，全　面掌握各机台的运行情况，做到及时发现问题并及时处理。　６正确的操作方法　这是保证并条品质和设备正常运转的前提。很多的品质　问题都是操作不当产生的，如包头不规范、搭条、导条压辊不　放下、不及时清除挂花和油污等，都可能造成并条条干不匀。　７选择合理的工艺参数　根据不同的原料、不同的混纺比及不同的产品规格设置　与之相应的前后区隔距、牵伸比以及不同部位的张力。由于　色纺品种的千变万化，在此不再一一赘述。　８结语　近几年来，并条机技术有了较大发展，高速度、自调匀　整、智能化、质量控制、高效清洁，为产品的质量提升与成本　的竞争提供了更强大的动力。并条工序在纺纱的整个流程　中虽然不能象梳棉精梳及细纱那样作为心脏，但其质量的好　坏对成纱质量特别是实物质量起着放大作用。天门纺织机　械公司生产的ＦＡ３１７Ａ并条机是目前国产先进的并条机之　一，该机设计合理、技术先进、自动化程度高、出条速度最高　可达７００ｍ／ｒａｉｎ，尤其该机设备维修和工艺调节十分方便。　抓好设备维护和规范操作工作，经常检查、落实到人，考核到　位，以求ＦＡ３１７Ａ并条机的优越性能最大化发挥。　（杜江山，陈丽君）