[发明专利]一种基于高光谱成像技术的纺织品材料识别方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及纺织品识别领域，尤其涉及基于高光谱成像技术的纺织品材料识别方法及系统。

背景技术

纺织品成分的检测是纺织行业中十分重要的环节，目前，纤维定性分析大体上可分为物理鉴别方法、化学鉴别方法、系统鉴别方法和其他鉴别方法。所谓物理鉴别方法是指利用纺织纤维的形态特征、物理性能来鉴别纤维，如手感目测法、熔点法、光学显微镜法、扫描电子显微镜法、红外光谱鉴别法、密度梯度法、色谱法、双折射率法、黑灯光法等。化学鉴别方法是利用纺织纤维化学性能来鉴别纤维，如燃烧法、热分析法、溶解法、试剂显色法等。系统鉴别法是一种综合性的方法，它是利用显微镜观察法、燃烧法、密度法、熔点法、着色法、含氯含氮检测法和溶解法对纤维进行综合鉴别。其他鉴别方法是用精密仪器分析纤维内部微观结构从而推断纺织品成分构成的方法。

这些方法分析过程复杂、费时费力、有一定的危险性、对环境不友好，并且需要有经验的工作人员操作，易受人为因素影响。一些新型检测方法如X 射线衍射法、核磁共振波谱法等虽然能够较为准确客观的得到纺织品的成分组成但是也存在操作难度大、成本代价高、耗时过长等缺点。

发明内容

本发明提出了一种基于高光谱成像技术的纺织品材料识别方法及系统，利用高光谱成像技术“图谱合一”的特点，通过高光谱成像技术对纺织品的成分进行检测和分析，该方法能够快速、方便、准确、无损耗的获得纺织品的材料属性。

技术方案

一种基于高光谱成像技术的纺织品材料识别方法，其特征在于：通过对待检测纺织品的高光谱图像进行处理，提取该高光谱图像的每个像素的光谱曲线的特征波长，由设置的包括多种纯纺纺织品样本的特征波长的标准波谱库建立的分类器进行识别，所述分类器对待检测纺织品上的每个像素的成分进行识别，得到待检测纺织品的材料组成。

进一步，将识别出的待检测纺织品的高光谱图像的所有像素的成分进行计算得到所述待检测纺织品整体的材料成分。

进一步，所述分类器采用基于最小二乘支持向量机算法的两类分类器，且根据标准波谱库的纯纺纺织品样本的种类数量建立相同数量的两类分类器。

进一步，所述待检测纺织品的高光谱图像为采用双面采集的高光谱图像或采用多角度采集的高光谱图像。

采用双面采集的高光谱图像时，将待检测纺织品的正面的高光谱图像和反面的高光谱图像，提取得到的相同成分的像素的数量相加，并除以双面采集的高光谱图像提取的所有像素的数量，即得到所述待检测纺织品的该成分含量。

进一步，对于所述高光谱图像，处理方法包括辐射校准的步骤，图像掩模的步骤，图像滤波的步骤和兴趣区提取光谱曲线的步骤。

所述辐射校准的步骤为在纺织品旁边设置校准白板，用纺织品高图像的DN值除以标准白板的均值光谱得到纺织品的反射率。

所述兴趣区提取光谱曲线的步骤为提取高光谱图像中一定面积内每一点的光谱曲线进行均值滤波最终得到能够代表整个纺织品的光谱曲线。

进一步，所述提取该高光谱图像的光谱曲线的特征波长采用连续投影算法。

一种应用上述的方法的基于高光谱成像技术的纺织品材料识别系统，其特征在于：包括对待检测纺织品的高光谱成像装置，对高光谱成像装置得到的高光谱图像进行预处理的装置，提取所述高光谱图像的每个像素的光谱曲线的特征波长的光谱提取装置，包括多种纯纺纺织品样本的特征波长的标准波谱库，以及由所述标准波谱库建立的分类器，所述分类器用于对待检测纺织品的成分进行识别。

进一步，所述高光谱成像装置包括左右两侧的夹持架，所述待检测纺织品夹持在所述两侧的夹持架上，在所述待检测纺织品的正反两面或者侧面设置有两个或多个高光谱成像仪。

对着所述待检测纺织品设置有成像辅助装置，所述成像辅助装置包括反光镜，在反光镜旁一定角度设置有标准白板，所述高光谱成像仪从某一角度通过所述成像辅助装置能够同时得到待检测纺织品及标准白板的高光谱图像。

有益效果

本发明提供的基于高光谱成像技术的纺织品材料识别方法和系统避免了传统纺织品材料识别化学鉴别过程中对环境产生的污染和对操作人员人身安全的威胁，降低了物理鉴别过程中的不可靠性，精简了系统鉴别过程中的繁琐程序，减少了利用精密仪器进行鉴别的成本；另外本方法及系统分类识别基于同一个纺织品各类材料的标准高光谱数据库，具有可靠、稳定的优点，且能够避免纺织品表面涂层及后整理对材料识别的影响，且整个过程都可以以文件的形式保存起来方便后续查阅，用于大数据存储和分析。本发明提供的方法和系统是非接触式的，无破坏、友好、快速、可靠，安全环保。