Y形纤维截面异形度的测量方法

ｐ ｏｉｅ ｉ ｅ ｒ ｆｌｄ ｆｂ ｒ
纤 维 异 形 度 是 表 征 纤 维 异 形 截 面 形 状 的 主 要 指 标 ， 形 度 的 差 异 对 纤 维 的 物 理 、 学 性 能 影 响 较 异 力 大 ， 在 异 形 纤 维 制 造 过 程 中 必 须 严 格 控 制 异 形 度 故
纤 维特 征参 数 的测 量 方 法 ， 荐 采 用 视 频显 微 镜 及 推
配 套 的 Ｐｎ ａｌ Ｓｕ ｉ ８ ０图像 采集 软 件 和 Ｉ ａｅ— ｉｎ ｃ ｔｄｏ ． ｅ ｍ ｇｒ
Ｐｏ ｌｓ图像 分 析软 件测 量 纤 维异 形 度 时 ， 然需 要 ｒｐｕ 仍 采 用 鼠标描 绘被 测量 的异形纤 维 截面 图像 。 本 文针 对纤 维截 面 特征参 数 测量 费 时 、 效率 低 、 传 统边 缘检 测 算法无 法 完成 不封 闭 图像 的边缘 检测 等 问题 ， 出采 用三 点 法测 量 Ｙ形 纤 维异 形 度 。借 提
结 构 闭运算 ） 行 边 缘 提 取 ， 时 提 出 直 接刚 灰 度 进 同 图像 的数学 形态 法运算 进行 分割 和提取 边 界 。虽 然
或半 自动 法 。随 着 计 算 机 图像 分 析 和 处 理 理 论
收 稿 日期 ：０ ０—０ ２ｌ ８—０ ２ 修 回 日期 ：０ ０一ｌ ２１ １一Ｉ ｌ
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界 ， 而提 取截 面 的形态 特征 参数 ， 进 并计 算 各异形 度
指标。
纤维 图像 不 清晰 ， 面 边 界 不封 闭 、 截 不完 整 等 现 象 ，
Ｙ形 纤维 的截 面 图像 如 图 １所示 。这 种现 象 在生 产 实践 中较 为 常见 ， 一直 困扰 着 目前 纤 维截 面边 界 的 自动识 别及 异 形 度 的检 测 。然 而 ， 统 的常 用 边 缘 传
丁 检 测 阶段 ， 纤 维 截 面 的 检 测 主 要 还 限 于 人 工 法 对
了骨架 法和 纤维边 缘 跟踪 的模 板 分割纤 维 截面 。余
序 芬等 将 数 学 形 态 法 应 用 于 棉 麻 纵 向形 态 边 缘 检 测 ， 用 ４种基 本运 算 （ 蚀 、 胀 、 构 开运 算 、 利 腐 膨 结
测量 法效 率低 、 据 稳 定 性 差 等 问 题 ， 出采 用 三点 法 测 量 Ｙ 形 纤 维 异 形 度 。通 过 在 Ｙ形 纤 维 截 面 图像 内 部 点 取 数 提 ３个拐 点 完 成 纤 维 截 面 的边 缘 检 测 ， 定 Ｙ形 纤 维 截 面 的 边 界 ， 取 截 面 的形 态 特 征 参 数 ， 计 算 各 异 形 度 指 标 。 确 提 并
法 都 还存 在某 些不 完 善 之 处 ， 对 不 同截 面 的纤 维 针 图像 ， 不是 每种 方 法 都 能 取 得 令 人满 意 的效 果 。 目 前 使 用 的基 于 图像 分 析 的纤 维 异形度 检 测方 法在 截 面 图像 的输 入 和测 量 等 方 面 仍 存 在 着 费 时 费力 、 数
分别 置于 二 甲苯及 甲醇一 乙醇 混合 液 中按序 浸泡 ， 晾
干 载玻 片 。将 粘 有 Ｙ 形纤 维 样 品 的载玻 片放 在 Ｏ Ｙ Ｕ Ｂ ４ ０光 学 显 微 镜 镜 头 下 ， 节 放 大 倍 Ｌ ＭＰ Ｓ Ｘ ０ 调 数、 镜头 与样 品 的距 离 ， 至 看 到 清 晰 的 Ｙ 形 纤 维 直 截 面图像 ， Ｎ ｋｎ图像采 集 软件拍 摄样 品 图片 。 用 ｉｏ 由于纤 维 生产 工艺 及切 片技 术等 的影 响会造 成
第 ３ ２卷
第 ８ 期
纺
织
学 报
ＶＯ ． ２． ＮＯ． １３ ８ Ａｕ ．，２０１ ｇ １
２ ０ｌ １年 ８月
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｘｉｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ａ ｆＴｅ ｔｌ ｓ ａｃ
文 章 编 号 ： ２ ３ ９ ２ ２ １ ） ８ ０ — ６ ０ ５ —７ １ ０ ０ — １ ６ ０ ｆ １ ３
及 技术 的发 展 ， 用 图像 处 理 技 术 对纤 维 异 彤 度 指 采 标 进行 测量 取 得 了一 定 的进 展 。Ｘ ｕ Ｂ等 应 用 几 何参 数和 傅里 叶 变换 测 量 和 分析 纤 维 截 面 ， 出 提
的大小 和均 一性 。 。 。 国 内外 许 多学者 已经对 异形 纤维 特征 参数 的测 量 和评 定做 了一 些研 究 ， 大部 分 研 究 仅停 留在 手 但
ｎｔ ｅ ｕ． ｍ ｔ ｕ． ｄ 【 ）
第 ８期
刘 尧逢 等 ： Ｙ形 纤 维截 面异 形度 的测 量方 法
・１７・ ３
图像 边缘 检 测有 多 种 经 典 方 法
， 其 理论 与 方 但
为 根据 纤维 线 密 度 值 理 论 换 算 的半 径 ， ｍ； ｔ Ｓ为 截 ｘ 面 面积 ， Ｌ为截 面周 长 ， ｍ ； ｍ。 由上述 异 形 度 指标 可 知 ， 参数 的检 测 中截 面 在
该 方 法 特 别适 用 于 截 面 边 界 不 完 整 的 Ｙ形 纤 维 图像 的 处 理 ， 效 率 较 高 。 分 析 讨 论 测 量 结 果 表 明 ， 绍 的 方 法 具 且 介
有较好的实际应用性。
关键词 纤 维 截 面 ；异 形 度 ；形 态 特 征 ；异 形 纤 维
中 图 分 类 号 ：Ｑ ３２ ９ Ｔ ４ ．５
（ ｃ ｏ ｌ（ Ｍｅｈ ｎｃ ｌＥ ｇｎ ｅｉｇ，Ｎａ ｔｎ ｎｖｒｉ Ｓｈｏ ） ／ ｃ ａ ｉ ｎ ｉｅｒ ａ ｎ ｎｏ ｇ Ｕ ｉ ｓｔ ｅ ｙ，Ｎａ ｔｎ ｎｏ ｇ，Ｊａ ｇ ｕ ２ ６ ｉｎ ｓ ２ ０ １ ９，Ｃ ｉａ） ｈｎ
Ａｂｓｒ ｃ Ｄｕｅ ｏ ｔ ｅ ｉ ｅｆｃｅ ｃ ｎ ｐ ｏ ａａ ｔｂ ｌ ｙ ｆ ｓｘ— ｏｎ ｔ ｏ ｔａ ｔ ｔ ｈ ｎ ｆ ｉｎ ｙ ａ ｄ ｏ ｒ ｄ ｔ ｓａ ｉｉ ｏ ｉ ｐ ｉｔ ｍｅ ｈ ｄ， ａ ｄ ｎ ｃ ｏ ｎ ｏ ｈ ｉ ｔ ｎ ｏ ａ ｃ ｕ ｔ ｆ ｔ ｅ ｃ ｒ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｉｈ ｉ ｉｆ ｕ ｔｔ ｅ ｆｒ ｕｒｅ ｔｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｓ ｓｅ ｗｈ ｃ Ｓ ｄ ｆｉ ｌ ｏ ｐ ｒｏ ｍ ｂ ｕｎ ａ ｙ ｘｒ ｃ ｉｎ ｆｔ ｅ ｉ ａ ｅ ｆｆｂ ｒｗｉ ｃ ｏ ｄ ｒ ｅ ｔａ ｔｏ ｏ ｈ ｍ ｇ ｏ ｉ ｅ ｔ ｈ ｕ ｃ ｏ ｅ ｏ ｎ ａ ｙ，ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｐｏｎ ｔ ｏ ｏ ａ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ａ ｎ ｒ ｌｄ ｇｅ ｆｔ ｅ ｒ ｓ —ｅ ｔｏ ｏ ｎ ｌｓ ｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｈ ｈ ｅ — ｉ ｔｍｅｈ ｄ ｆｒ ｍｅ ｓ ｒｎ ｈ ｂ ｏ ｍａ ｅ ｒ ｅ ｏ ｈ ｃｏ ｓ ｓ ｃｉ ｎ ｆＹ— ｓ ａ ｄ ｆｂ ｒ ｗａ ｒ ｖｄｅ ｈ ｐｅ ｅ ｓｐ ｏ ｉ ｄ． Ｔｈ ｄ ｅ ｄ ｔ ｃｉｎ ｏ ｂ ｒｃ ｏ ｓｓ ｃｉｎ ｗａ ｅ ｌｚ ｄ ｂ ａ ｉ ｇ ｔ ｒ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｉ ｅ ｅ ｇ ｅｅ ｔｏ ｆｆ ｅ ｒ ｓ —ｅ ｔｏ ｓｒ ａ ｉｅ ｙ ｔｋ ｎ ｈ ｅ ｎ ｅ ｎ ｌ ｉ ｔ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔ ｉ ｔ ｅ ｒ ｓ —ｅ ｔ ｎ ｌ ｍａ ｅ ｆ ｕ ｎ ｎ ｏ ｎ ｓ ｎ ｈ ｅｏ ｓ ｓ ｃｉ ａ ｉ ｇ ｏ Ｙ—ｈ ｐ ｄ ｉｂｅ ． Ａｔ ｈ ｓ ｍｅ ｉ ｅ， ｔ ｅ ｘｒ ｃ ｉｎ ｆ ｏ ｓ ａ ｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ａ ｔ ｍ ｈ ｅ ｔａ ｔｏ ｏ ｃ ｒ ｃ ｅｉｔｃｐａ ａ ｅｅ ｓａ ｈ ｏ ｕ ａｉ ｎ ｏ ｈ ｂ ｏ ｍａ ｅ ｒ ｅ ｏ —ｈ ｐｅ ｉ ｅ ｒ ｏ ｐ ｅｅ ｙ ｈａ ａ ｔ ｒｓｉ ｒ ｍ ｔｒ ｎｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｔ ｆｔ ｅａ ｎ ｒ ｌｄ ｇ ｅ ｆＹ ｓ ａ ｄ ｆｂ ｒｗｅ ｅ ｃ ｍ ｌｔ ｄ ｂ ｏ ｄ ｔｒ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｂ ｕ ｄ ｒｅ ｏ ｂｅ Ｒ Ｓ —ｅ ｔｏ ｅ ｅｍ ｎ ｎ ｈ ｏ ｎ ａ ｉｓ ｆ ｆ ｒ Ｃ Ｏ Ｓｓ ｃｉｎ． Ｔｈ ｓ ｉ ｉ ｍｅｈｏ ｉ ｓ ｅ ｉｌｙ ｓ ｉａ ｌ ｏ ａ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔ ｄ ｓ ｅ ｐ ｃ ａｌ ｕ ｔｂ ｅ ｆ ｒ ｍｅ ｓ ｒｎ ｈ ａ ｏ ｍａ ｅ ｒ ｅ ｆ ｔ ｅ ｃ ｏ ｓ ｓ ｃｉ ｎ ｌ ｍａ ｅ ｆ Ｙ—ｈａ ｅ ｆ ｒ ｗｉ ｔｅ ｎ ｌｓ ｄ ｏ ｎ ｙ， ｗｉｈ ｉｈ ｂｎ ｒ ｌｄ ｇ ｅ ｏ ｈ ｒ ｓ —ｅ ｔｏ ａ ｉ ｇ ｏ ｓ ｐ ｄ ｉ ｂｅ ｔ ｈ ｕ ｃｏ ｅ ｂ ｕ ｄｒ ｈ ｔ ｈ ｇ ｅｆｃｅ ｃ ｆｉ ｉｎ ｙ． Ｔｈ ｅ ｓ ｅ ｎ ｅ ｕ ｔ ｎ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈｅ ｍｅｈ ｄ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｂ ｈｉ ｐ ｐｅ ａ ｏ ｄ ｐ ａ ｔｃ ｌ ｅ ｍ ａ ｕｒ ｍｅ ｔｒ ｓ ｌｓ ｉｄｉａｅ ｈ ｔｔ ｔ ｏ ｅ ｃ ｉ ｅ ｙ ｔ ｓ ａ ｒｈ ｓｇ ｏ ｒｃ ｉａ
基 金项 目 ： 南通 市应 用 研 究 计 划 项 目（ ２ ０ ０ ９ ； 通 大 学 研 究 生 创 新 计 划 项 目（ Ｋ ０ ０ ８ Ｋ ０ ９０ ） 南 Ｙ Ｃ ９５ ） 作 者 简 介 ： 尧 逢 （ ９ ６ ） 男 ， 士 生。 主 要 研 究 方 向 为 数 字 化 制 造 与 工 程 信 息 处 理技 术 。 瞿 畅 ， 信 作 者 ， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ａＩ ｕ （ ＠ 刘 １ ８ ， 硕 通 Ｅｍ ｉ ：ｘ ．． ｈ
助 在 Ｙ形纤 维截 面 图像 内 部点 取 的 ３个 拐点 ， 纤 对 维 截面 自动 进行 边缘 检 测 ， 确定 Ｙ形 纤 维 截 面 的边
Ｒ ２２ Ｍ １ ８切 片仪 切片 ， 制 切 削厚 度 为 １ ｍ， 石 控 ０ 将
蜡 薄片平 铺在 载玻 片 上 ， 热至 石蜡熔 化 ， 载玻 片 加 将
文 献 标 志 码 ： Ａ
Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ｂ ｏ ｍ ａ ｅ ｒ ｅ ｏ － ａ ｅ ｂ ｒ ｃ ｏ ｓ－ ｃ ｉ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｆ ａ ｎ ｒ ｌｄ ｇ ｅ ｆＹ－ｈ ｐ ｄ ｆ ｅ ｒ ｓ —ｅ ｔｏ ｓ ｉ ｓ ＬＵ Ｙ ｏｅ ｇ Ｑ ｈｎ ， Ｉ ａｆ ， Ｕ Ｃ ａ ｇ ＷＡ Ｇ Ｊｎｅ ｎ Ｎ ｕ ｚ
据 稳定 性 差 等 缺 陷 。如 杨 元 等 比较 了 异 形 截 面
的外接 圆半 径 、 内切 圆半径 、 长及 面积是 最重 要 的 周
参数。
１ ２ 纤 维 截 面 图像 采集 ．
采用 石蜡 包埋 技术 封埋 Ｙ形 纤 维 丝束 样 品 （ 如
烟 用 二 醋 酸 纤 维 束 ） 制 作 蜡 块 ， 用 Ｌ ＩＡ ， 运 ＥＣ
Ｙ 形 纤维 截 面 异 形 度 的测量 方法
刘尧逢 ， 瞿 畅 ，王 君 泽
（ 通大学 机械工程学院 ， 苏 南通 南 江 ２６ １） ２０ ９
摘
要
针对 现 有 的纤 维异 形度 检 测 系统 较 难 完 成 边 界 不 封 闭 、 完 整 的纤 维 图像 的 边 界 提 取 ， 系 统 中 的 六 点 不 而
ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ． ｐ ｌ ｔ ｃ ｏ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ ｙ ｒ
ｉ ｅ ｒ ｓ — ｅ ｔｏ ｆｂ ｒ ｃ ｏ ｓ ｓ ｃ ｉ ｎ； ａ ｎ ｒ ｌ ｄ ｇ ｅ ｏ ｃ ｏ ｓ ｓ ｃ ｉ ｎ； ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｐ ｒ ｍｅ ｍ’ ； ｂ ｏ ｍａ ｅ ｒ ｅ ｆ ｒｓ—ｅ ｔ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｃ ａａ ｔ Ｓ