棉花中白色异性纤维的线扫描激光成像检测方法-IngentaConnect.PDFVIP

第 31 卷 第 9 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.9 310 2015 年 5 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering May 2015 棉花中白色异性纤维的线扫描激光成像检测方法 王 冬，尹伯彪，刘 翔，何相呈，苏真伟※ （四川大学制造科学与工程学院，成都 610065 ） 摘 要：在可见光和紫外光照明条件下，皮棉中白色异性纤维和棉花背景的颜色相近，很难用现有的机器视觉系统或人 工方法检测出来。该文以 12 种典型白色异性纤维为样本，采用线扫描相机，分别在红色激光（波长 658 nm ）、蓝色激光 （波长405 nm ）和红外激光（波长850 nm ）3 种照明条件下，改变激光功率和曝光时间，获取了 300 幅白色异性纤维与 棉花的图像。在此基础上，根据同一图像中目标和背景的平均灰度值计算了图像的对比度，然后作出了不同激光波长、 功率、曝光时间和图像对比度之间的关系曲线，最后，在该试验装置的条件下，该文确定了线激光成像的最佳检测波长 为 658 nm、光功率为 55 mW 和曝光时间为 36 µs，发现采用优化的线激光参数成像，图像中 12 种白色异性纤维灰度值已 经接近饱和而棉花还处于欠饱和状态，“目标”和“背景”的对比度达到最大，利用两者平均灰度值的明显差异可以检测 出棉花中的白色异性纤维。试验结果表明，采用优化的线激光成像参数获取730 幅棉花图像，利用简单的 Prewitt 算子边 缘检测法和固定阈值的二值化方法对图像进行分割，12 种典型白色异性纤维样本的正确识别率分别可达 93.7%和 92.9% 。 关键词：无损检测；纤维；棉花；激光；波长；光；功率；曝光时间 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.09.046 中图分类号：S126；TS102.2+ 11 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-09-0310-05 王 冬，尹伯彪，刘 翔，等. 棉花中白色异性纤维的线扫描激光成像检测方法[J]. 农业工程学报，2015，31(9)： 310－314. Wang Dong, Yin Bobiao, Liu Xiang, et al. Laser line scan imaging method for detection of white foreign fibers in cotton[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(9): 310 －314. (in Chinese with English abstract) 昂贵，不适合在线检测。Jia 等[15]发现某些白色异性纤维 0 引 言 在红外波段能够和棉花区分开来，Böhmer 等[16]开发了一 棉花中混入的地膜、塑料袋、绳索、布条、毛发等 套红外视觉检测系统，可以通过 2 通道的近红外相机检 异性纤维，严重地影响了棉纺织品的质量[1-3] 。目前国内 测出籽棉中的一些白色透明薄片，在此基础上，杨文柱 外采用棉花异性纤维分拣机，在可见光照明条件下根据 等[17]提出了棉花最佳红外检测波段，红外光谱相机速度 颜色的差异去除棉花中的大部分有色异性纤维[4-6] ，但白