圖像分析技術在遠紅外纖維成分檢測中的應用

許 強，于 坤，薛 瑞

(1.天津工業大學，天津 300387； 2.天津市紡織纖維檢驗所，天津 300192)

圖像分析技術在遠紅外纖維成分檢測中的應用

許 強1,2，于 坤2，薛 瑞2

(1.天津工業大學，天津 300387； 2.天津市紡織纖維檢驗所，天津 300192)

文章介紹了圖像分析技術在紡織品質量檢測方面的應用,分析了遠紅外纖維定量檢測技術的研究現狀及檢測依據，認為應用圖像分析技術檢測遠紅外纖維成分具有先進性和可行性。

遠紅外纖維；成分含量；圖像分析技術；

1 遠紅外纖維

遠紅外纖維是在化學纖維的加工過程中，加入具有遠紅外線發射特性的發射體制成的一種功能性纖維。遠紅外纖維能發射一定波長的遠紅外線，同時能吸收陽光或人體等輻射的遠紅外能量，使自身溫度升高，因此遠紅外纖維具有促進血液循環、加速微循環和保溫等保健作用。遠紅外纖維主要應用于內衣、保健服裝、床上用品等產品中，尤其在年老體弱者的服裝產品和青少年、兒童的服裝領域具有較大發展潛力。

具有遠紅外輻射特性的物質有很多種，常見的遠紅外輻射性物質有氧化物(如Al2O3、ZrO2)、碳化物(如ZrC、SicC)、硼化物、硅化物、氮化物等。使用得最多的是氧化物，其次是碳化物。遠紅外添加物可以由一種或多種混合的遠紅外輻射性物質構成。一般遠紅外纖維中，遠紅外粉的定量控制在4%左右溶液紡絲法等[1]。

遠紅外纖維最常用的制作方法有涂層法和溶液紡絲法等。涂層法是將化學纖維或面料通過一種含有遠紅外陶瓷粉粘合劑和分散劑的混臺液的噴涂，在纖維或面料表面涂覆一層遠紅外陶瓷粉來制成遠紅外紡織品。目前采用這種方法的較少，更多的是采用溶液紡絲法，即把遠紅外陶瓷粉束直接加入到化學纖維紡絲液中進行紡絲；也可先把遠紅外陶瓷粉末分散到有機溶液中；再加入到化學纖維紡絲液中紡絲；還可先把遠紅外陶瓷粉末分散至含有纖維素衍生物的有機溶液中再加入到化學纖維紡絲液中制成遠紅外纖維[2]。

2 圖像分析技術在常規紡織品質量檢測方面的應用

隨著計算機圖像處理技術的發展，越來越多的研究人員將計算機圖像分析處理的方法用到紡織品質量檢測中來，并且已取得了一定成效。纖維成份和含量及其標簽是當今市場準入的必要技術要求,同時也是海關征稅的依據國家標準和商檢標準都有相應規定,但并不全面,尤其是對用同一類型原料混紡的產品,一直是研究的重點和難點,在這方面國內外均有人進行了探討，并投入了大量的人力和物力，使得羊絨羊毛纖維的鑒別技術有了一定程度的發展。其他纖維如兔毛/羊毛、棉/麻纖維鑒別以及纖維的圖像特征參數和模式識別也有一定研究。

2.1 國外的研究現狀

隨著計算機圖像處理和分析技術的發展，國外學者已經通過計算機數字圖像分析技術對纖維種類、數量和其他參數的分析測量進行了廣泛研究。如F．J．Wortmann等人通過計算機數字圖像分析技術對兔毛/羊毛、馬海毛/羊絨進行了分析及鑒別，指出表面鱗片高度可以作為有效的客觀鑒別指標。F．H．SHE獲得羊毛和馬海毛的鱗片參數并利用神經網絡進行纖維種類識別。D．Robso利用圖像處理技術測定了多種羊毛和羊絨的鱗片結構，提出可以用圓整度、面積、形狀系數和充滿度等16個鱗片的圖像特征來描述各種羊毛鱗片的不同形態特征，肯定鱗片高度在鑒別羊毛、羊絨種類時的作用。Kennth D．L對如何區分新舊羊絨纖維，采用Fisher方法進行了研究。Fortier Chanel A．對如何鑒別棉纖維中的雜質成分進入了深入研究。采用傅立葉變換近紅外光譜法對圖像數據進行分析處理，判別棉纖維中雜質成分，其判別準確率達到95%以上。

2.2 國內的應用研究

國內也有很多學者在將圖像處理應用于纖維檢測的領域做了大量的研究工作。王榮武等人在基于全自動三維載物臺的基礎上，深入研究纖維圖像的全自動定位采集和無人工干預的棉、苧麻纖維種類的圖像識別。棉、苧麻圖像識別過程中利用纖維縱向紋路的特征差異提取到6個特征參數進行識別，棉、麻混紡的識別率達到93%以上[3]。吳雄英等人從事纖維包埋技術和纖維素纖維橫截面及縱向特征參數研究[4]。吳兆平等提取羊毛縱橫截面圖像幾何形態參數，計算細度以及橫截面的幾何形狀因子(包括長形因子、圓形因子、徑向異形因子等)進行了分析。謝莉青等對麻滌橫截面的顯微圖像運用形狀分析法設計了自動識別的特征參數，建立了纖維當量面積和異形系數雙參數雙閉值的組合識別模式。樂應斌等針對棉、亞麻混紡織物，對縱向顯微圖像，提取變異系數、平均值等6個參數，訓練最dx-乘支持向量機分類器，該分類對棉/亞麻短纖維的識別正確率平均為93．3%。

3 遠紅外纖維定量檢測方法現狀

遠紅外纖維，作為集蓄熱保溫、保健和抗菌功能于一體的紡織纖維，自從其問世便而備受關注。時至今日，研究和開發遠紅外纖維及其測試與評價體系仍然是功能紡織纖維領域研究的一大課題。盡管如此，目前國內外針對遠紅外紡織纖維性能測試的相關標準卻發展緩慢。國內開發生產的遠紅外纖維已投入產業化生產，但總體上基礎性研究不深入，對產品功能性的評價缺乏統一、規范的測試標準。

檢索資料顯示，國外尚無與遠紅外紡織品相關的檢測標準，國內有關標準有3項，即《FZ/T 64010—2000遠紅外紡織品》、《GB/T 18319—2001紡織品紅外蓄熱保暖性的試驗方法》、《CAS 115—2005保健功能紡織品》。在遠紅外紡織品的技術要求中，特別是對其功能性-遠紅外波長法向反射率指標進行了規定，該標準適用于鑒定遠紅外化學纖維及其制品、遠紅外印染后整理織物的品質，其他遠紅外紡織品可參照執行。但該標準對遠紅外纖維的定量尚無規定。

4 圖像分析法檢測遠紅外纖維成分依據

根據中華人民共和國紡織行業標準FZ/T 01101—2008 《紡織品 纖維含量的測定 物理法》，規定了用物理分析的方法(包括顯微鏡測定和手工拆分法)測定紡織品纖維含量的條件和詳細分析步驟。適用于可手工拆分的或不宜采用化學分析方法的混紡、混合和交織紡織產品及散纖維原料的纖維含量定量分析[5]。

其顯微鏡測定方法采用顯微鏡放大后辨別各類纖維，測量纖維直徑或截面面積，結合測得的各類纖維根數，按需分別計算纖維質量含量、體積含量和根數含量。

5 結論

由于遠紅外纖維含量對織物的服用性、保暖性、舒適性甚至醫療保健性能都具有直接的影響，消費者在選購遠紅外纖維制品時非常需要參考檢測部門對遠紅外產品中有效成分的檢驗結果。為了能夠快速、準確、環保地對遠紅外纖維進行定量分析，以遠紅外纖維定量分析方法為中心，采用計算機圖像分析技術，建立遠紅外纖維的定量分析模型，對于分析遠紅外纖維含量是十分必要的，該方法相比傳統化學方法具有快速、準確、環保等特點。

[1] 張興祥.遠紅外纖維和織物及其研究與發展[J].紡織學報，1994，15(11)，43—44.

[2] 薛孝川.遠紅外纖維的發展和應用 [J].化纖與紡織技術，2003，(4)：20—21.

[3] 王榮武．基于圖像處理技術的苧麻和棉纖維縱向全自動識別系統[D]．上海：東華大學，2007．

[4] 張傳雄，吳雄英．圖像處理技術在纖維素纖維縱向特征參數研究中的應用[J]．東華大學學報，2006，32(1)：46—49．

[5] 中華人民共和國紡織行業標準.《遠紅外紡織品》. FZ/T 64010-2000.

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合理使用資源 造福子孫后代——公益廣告

Application of Image Analysis Technology in the Detection of Far Infrared Fiber Components

XuQiang1,2，YuKun2，XueRui2

(1.Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387,China； 2.Tianjin Textile Fiber Inspection Institute, Tianjin 300192,China )

Application of image analysis technique in textile inspection was introduced,and the current research of the quantitative analysis of far-infrared fiber was analysed. Result shows that image analysis techniques in detection of far-infrared fiber is advanced and practicable.

far-infrared fiber; component content; image analysis technology

2015-05-08

許 強(1981—)，男，浙江舟山人，工程師。

TS101.3

A

1009-3028(2015)04-0021-03