[发明专利]一种平纹编织结构经纱与纬纱识别方法

权利要求书

1.一种平纹编织结构经纱与纬纱识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、基于Caffe框架，建立全卷积神经网络模型；

步骤二、使用XCT扫描平纹编织结构的材料，得到一系列XCT切片，建立用于训练全卷积神经网络的平纹编织结构数据集；

步骤三、使用平纹编织结构数据集训练全卷积神经网络；

步骤四、将不在平纹编织结构数据集中的新扫描的XCT切片输入训练好的全卷积神经网络进行细观结构识别，得到每张新扫描的XCT切片中属于纤维束、基体和空洞的区域；

步骤五、对新扫描的XCT切片中的纤维束进行再识别，得到属于经纱和纬纱的像素区域；所述步骤五具体如下：

1）获取纬纱基础数据：

已知平纹编织结构中单根纬纱纤维束的宽度与长度是固定的，纬纱纤维束的长度按照XCT切片的最长边处理，假设为A，宽度是每张切片中纤维束的宽，假设为B；

2）获取经纱基础数据：

经纱纤维束的长度按照XCT切片的宽来处理，假设为N；由于编织结构中的经纱和纬纱采用同一种纤维束，因此经纱与纬纱的宽边是相同，经纱纤维束的宽假设为B，并标记出经纱的所在区域；

3）XCT切片尺寸为A*N，根据得到的纬纱纤维束尺寸A*B，确定一个扫描矩形框；使用这个扫描矩形框沿着XCT切片的宽边扫描整张切片，共得到N/B个矩形，所有矩形均使用线段标出；

4）根据经纱的所在区域和标出的矩形，确定经纱和纬纱的交叉区域，其中，横向的纤维束是经纱，纵向的纤维束是纬纱；

5）确定每一列纬纱的四边形坐标和每一行经纱的四边形坐标；

6）根据每一列纬纱的四边形坐标和每一行经纱的四边形坐标，结合纤维束宽度B，确定所有交叉区域的位置及坐标值，并赋予交叉区域编号；

7）按照编号的次序，依次确定交叉区域上下方的细观结构，并根据交叉区域上下方的细观结构来确定该交叉区域是经纱还是纬纱。

2.如权利要求1所述的一种平纹编织结构经纱与纬纱识别方法，其特征在于：所述步骤二中，平纹编织结构数据集分为训练集和验证集，训练集和验证集中均包括平纹编织XCT切片以及对应的真值图。

3.如权利要求2所述的一种平纹编织结构经纱与纬纱识别方法，其特征在于：所述步骤三中，使用训练集训练全卷积神经网络30K次，得到最终的网络权值文件；将验证集的平纹编织XCT切片输入到训练完成的全卷积神经网络中得到细观结构识别图，再与验证集中与这些平纹编织XCT切片对应的真值图进行对比，使用平均交并比方法来测试全卷积神经网络的准确率，待全卷积神经网络的准确率达到了预期，再进行下一步操作。

4.如权利要求1所述的一种平纹编织结构经纱与纬纱识别方法，其特征在于：所述确定每一列纬纱的四边形坐标和每一行经纱的四边形坐标，具体如下：

以XCT切片的左上角为原点，横坐标向右延伸，纵坐标向下延伸；通过确定每一列纬纱的左上角坐标（X_WE_TL，0）和右下角坐标（X_WE_LR，A），得到每一列纬纱的四边形坐标，其中X_WE_TL = B*X，X_WE_LR = B*（X+1），X的范围是0，1，2，…，N/B-1；

通过确定每一行经纱的左上角坐标(0，X_WA_TL)和右下角坐标（N，Y_WA_LR），确定每一行经纱的四边形坐标，其中X_WA_TL由手动确定，Y_WA_LR = X_WA_TL + B，0=X_WA_TL=A。

5.如权利要求1所述的一种平纹编织结构经纱与纬纱识别方法，其特征在于：所述根据交叉区域上下方的细观结构来确定该交叉区域是经纱还是纬纱，具体如下：

a）若经纱上方及下方均有空洞，且空洞紧邻交叉区域的边的尺寸与纤维束的宽度相同，则确定此交叉区域均为经纱，反之则确定为纬纱；

b）若经纱的上方及下方有一侧有明显空洞，另一侧空洞区域不明显，但上下空洞紧邻交叉区域的边的尺寸均与纤维束的宽度相同，则按照经纱部分处理；

c）若经纱上下方的空洞与交叉区域紧邻的边的尺寸不超过纤维束宽度的一半，则根据紧邻交叉区域的空洞边长来确定交叉区域经纬纱的区域；

d）如果整张切片没有发现经纱，则将整张切片判断为纬纱。