淺談棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)系統(tǒng)

汪敬育

摘 要：作為世界上最大的棉花生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和進(jìn)口國(guó)，棉花對(duì)于我國(guó)的重要性不言而喻，而在棉花采摘、運(yùn)輸環(huán)節(jié)混入的異性纖維則往往會(huì)為棉花生產(chǎn)帶來較大的危害，為此本文就棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)系統(tǒng)展開了具體研究，希望這一研究能夠?yàn)槲覈?guó)棉花生產(chǎn)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)帶來一定幫助。

關(guān)鍵詞：棉花；異性纖維；快速檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）15-0043-01

棉花異性纖維指的是棉花采摘與運(yùn)輸過程中混入的雜質(zhì)，丙綸絲、頭發(fā)絲、棉麻、羽毛等都屬于棉花異性纖維的常見構(gòu)成，在棉花異性纖維的處理中，如何進(jìn)行快速的異性纖維存在量確定向來是困擾業(yè)界的難題，而為了能夠?qū)崿F(xiàn)這類問題的較好解決，正是本文就棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)系統(tǒng)展開具體研究的原因所在。

1 硬件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

在就棉花異性纖維含量快速檢測(cè)系統(tǒng)展開的研究中，可以應(yīng)用由皮棉提升裝置、開松裝置、圖像采集裝置、風(fēng)機(jī)、棉花收集裝置、工控機(jī)六部分組成的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，而這六部分系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)皮棉開松后呈蓬松狀態(tài)進(jìn)入輸棉管道，棉花中的異性纖維就會(huì)由此較好暴露出來，而通過彩色CCD相機(jī)與黑白CCD相機(jī)組成的圖像采集裝置，就能夠較高質(zhì)量完成圖像采集工作，工控機(jī)在接收到圖像采集裝置發(fā)送的圖片后，棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)也將由此實(shí)現(xiàn)[1]。

2 關(guān)鍵部件調(diào)試

對(duì)于本文研究的棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)系統(tǒng)來說，風(fēng)機(jī)選擇及管道風(fēng)速調(diào)試、相機(jī)及光源配置調(diào)試、軟件算法與相機(jī)采集速度匹配調(diào)試都屬于這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在風(fēng)機(jī)選擇及管道風(fēng)速調(diào)試中，可以采用結(jié)合相關(guān)計(jì)算與系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路確定了風(fēng)機(jī)變頻器頻率30Hz，而風(fēng)機(jī)的選擇則需要考慮風(fēng)量、風(fēng)壓、效率、價(jià)格等因素；而對(duì)于相機(jī)及光源配置調(diào)試來說，則需要選擇Xcelera-CL PX4 Dual圖像采集卡、PC-30-04K80-00線陣工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、S3-20-04K40-00-R線陣工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，而應(yīng)用線陣相機(jī)的視場(chǎng)寬度計(jì)算公式“”，我們就可以進(jìn)行具體的相機(jī)及光源配置調(diào)試，并確定610mm的相機(jī)視距；而對(duì)于軟件算法與相機(jī)采集速度匹配調(diào)試來說，通過開展了相機(jī)行頻與最大允許消耗時(shí)間的試驗(yàn)仿真，則可以得出7000Hz這一最佳相機(jī)行頻[2]。

3 棉花異性纖維圖像處理方法

對(duì)于本文研究的棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)系統(tǒng)來說，棉花異性纖維圖像處理方法這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，為此本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料確定了圖像采集、圖像增強(qiáng)、圖像分割、特征提取、棉花異性纖維分類五步驟的棉花異性纖維圖像處理流程。（1）圖像采集：對(duì)于圖像采集環(huán)節(jié)來說，可以選擇白紙條、紅紙條、巧毛、紅布條、紅丙給絲、白丙絕絲作為試驗(yàn)材料。（2）圖像增強(qiáng)：在圖像增強(qiáng)環(huán)節(jié)中，噪聲過濾、目標(biāo)增強(qiáng)的圖像預(yù)處理是這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，為此本文研究采用了R、G、B三通道圖像分別與灰度圖像相減，得到圖像后進(jìn)行融合的圖像增強(qiáng)方法。（3）圖像分割：完成圖像的增強(qiáng)后，我們還需要進(jìn)行圖像的分割，而考慮到闊值法、邊界探測(cè)法、區(qū)域法等常見圖像分割方面的特點(diǎn)與本文研究的需要，本文研究最終選擇了單閩值法進(jìn)行圖像分割。（4）特征提取：在特征提取環(huán)節(jié)中，可以選擇顏色、形狀和紋理特征的特征提取環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)方式，而三者的綜合使用就能夠較好應(yīng)對(duì)各類異性纖維的特征提取，異性纖維分類的準(zhǔn)確率也將由此實(shí)現(xiàn)較好提升[3]。（5）棉花異性纖維分類：上述環(huán)節(jié)結(jié)束后，棉花異性纖維分類這一環(huán)節(jié)就需要通過建立合理計(jì)量模型，真正實(shí)現(xiàn)棉花異性纖維含量精準(zhǔn)確定，而通過應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的支持向量機(jī)這一新的模式分別方法，就能夠經(jīng)過更為深入的分析確定采用徑向基核函數(shù)、網(wǎng)格搜索法參數(shù)優(yōu)化的棉花異性纖維分類。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

完成上述研究后，我們還需要就本文研究的棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)我們需要圍繞該系統(tǒng)軟件的開始檢測(cè)功能、實(shí)驗(yàn)存圖功能、進(jìn)行訓(xùn)練與單張測(cè)試功能三方面展開。（1）開始檢測(cè)功能：對(duì)于軟件系統(tǒng)的開始檢測(cè)功能來說，使用過程中我們需要通過軟件界面的開始檢測(cè)按鈕，按照?qǐng)D像采集、圖像分割、輪廓篩選、計(jì)算特征、支持向量機(jī)分類的流程完成具體的棉花異性纖維含量檢測(cè)。（2）實(shí)驗(yàn)存圖功能：對(duì)于軟件系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)存圖功能來說，我們需要應(yīng)用實(shí)驗(yàn)存圖按鈕，并保證該按鈕能夠較好將每張檢測(cè)到的圖像存入計(jì)算機(jī)。（3）進(jìn)行訓(xùn)練與單張測(cè)試功能：在進(jìn)行訓(xùn)練與單張測(cè)試功能中，該功能能夠通過檢測(cè)模板的優(yōu)化、豐富、參數(shù)校準(zhǔn)為更高質(zhì)量的棉花異性纖維含量檢測(cè)實(shí)現(xiàn)提供支持。

5 結(jié)語(yǔ)

在本文就棉花異性纖維含量的快速檢測(cè)系統(tǒng)展開的研究中，這一研究詳細(xì)論述了硬件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件調(diào)試、棉花異性纖維圖像處理方法、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，雖然這些設(shè)計(jì)僅是作者腦海中沒有付諸于實(shí)踐的思路，但還是希望這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路能夠?yàn)槲覈?guó)棉花生產(chǎn)的更好發(fā)展帶來一定啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉翔，何相呈，蘇真?zhèn)ィ瑒h，王冬，顧其彪.棉花中白色異性纖維的激光成像快速檢測(cè)方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，15：190-196.

[2]趙學(xué)華.基于自動(dòng)視覺檢測(cè)的棉花異性纖維特征處理方法研究[D].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[3]常蕾.基于DSP的棉花異性纖維檢測(cè)系統(tǒng)總體方案研究[J].中國(guó)纖檢，2012，08：56-59.endprint