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专利名称：：纤维鉴别方法及混纺织物中纤维成分含量的测量方法
技术领域：
：本发明涉及一种纤维鉴别方法，本发明还涉及一种混纺织物中纤维成
背景技术：
：随着纺织品工业的迅速发展和市场对纺织产品质量要求的提高，高效快速无损检测纺织品成为迫切的技术需求，其中纺织品纤维的成分和含量检测是基本的纺织品质量检测项目。因而，高效快速纤维检测技术是当前纺织纤维检测领域的技术发展趋势。在纺织品纤维检测领域，对于纤维的成分的鉴别及含量的测量有多种方法和途径，传统的国家标准中的方法包括燃烧试验法、溶解性试验法、着色识别法、显微镜观察法等。实际检测应用中，以上各检测方法都需要对纺织样品进行取样并转移到相应场所(如实验室等)由专门人员进行检测。因此，这些检测方法有如下不足之处取样离体检测的方式会对被测纤维制品造成一定程度破坏；检测过程中的判断很大程度上依赖于检测人员主观的经验和认知程度，缺乏客观的数量化鉴别指标，不便于脱离实验室被广泛应用；检测效率不高，故只能随机抽检，无法实现大规模检测。近年来，出现了利用纤维样品的红外特征谱线进行识别以及利用成像图像模式识别提取纤维形态性状参数进行统计识别等新的检测鉴别方法。红外检测法和成像图像模式识别法能在一定程度上实现对纤维特征的数量化提取和判断，但检测过程一般也需要对样品进行切片制作等前期准备步骤，因而仍然难以走出实验室，满足高通量检测的应用需求。综上所述，目前的纺织纤维检测技术还不能满足高效快速检测的技术要求。
发明内容本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种无损快速高通量纤维鉴别方法和混纺织物中纤维成分含量的测量方法。本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决一种纤维鉴别方法，包括如下步骤第一步利用旋转线偏振检测法对各种纤维标准样品进行成像并数据处理以提取各种纤维标准样品的性状参数"，做出各种纤维标准样品的性状参数"标准特征曲线，将各种标准特征曲线存入标准库-，第二步利用旋转线偏振检测法对待测纤维样品进行成像并数据处理提取待测纤维的性状参数，做出待测纤维的性状参数的待比较特征曲线；第三步将待比较特征曲线与标准库内的各种标准特征曲线进行对比，判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线，如是则鉴定该待测纤维样品为所述某条标准特征曲线相对应的纤维种类。所述第三歩中判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线的方法为获取待比较特征曲线与某条标准特征曲线的相关系数，并判断相关系数是否大于等于第一预设值，如是则为同种曲线。所述第三步中相关系数通过如下方式得出^S(M,-W)(A-^)，其中Wi为被测样品直方统计值，A2i为标准样品直方统计值，^为被测样品的直方统计平均值，^为标准样品的直方统计平均值，r为相关系数。所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线的方法为判断待比较特征曲线与某条标准特征曲线的峰的个数和相应的峰值位置、半高宽的差别是否在第一预设精度范围内，如是则为同种曲线。所述第一步和第二步中的性状参数通过如下方法得到对纤维样品进行成像、数据处理后得到背向散射光的偏振差LD尸((9,,《)=^cos(4《i)+Bcos(26>,-%(《》+Ccos(2《—％)，其中LDP为背向散射光的偏振差，《为入射偏振角，《为出射检偏角；性状参数《=一种混纺织物中纤维成分含量的测量方法，包括如下步骤第一步利用旋转线偏振检测法对各种纤维标准样品进行成像并数据处理以提取各种纤维标准样品的性状参数"，做出各种纤维标准样品的性状参数a标准特征曲线，将各种标准特征曲线存入标准库；第二步利用旋转线偏振检测法对待测混纺织物进行成像并数据处理提取待测混纺织物的性状参数，做出混纺织物的性状参数的待分析特征曲线；第三步选取标准库内的至少两条纤维标准样品的标准特征曲线，通过改变权重进行叠加获得混纺模拟特征曲线；判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线，如是则取所述某条混纺模拟特征曲线所对应的纤维组分和权重为待测混纺织物的纤维组分和成分含量值。所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线的方法为获取待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线的相关系数，并判断相关系数是否大于等于第二预设值，如是则为同种曲线。所述第三步中相关系数通过如下方式得出W)(A2'-A2)，其中Wi为被测样品直方统计值，/Z2i为标准样品直方统计值，^为被测样品的直方统计平均值，巧为标准样品的直方统计平均值，r为相关系数。所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线的方法为判断待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线的峰的个数和相应的峰值位置、半高宽的差别是否在第二预设精度范围内，如是则为同种曲线。所述第一步和第二步中的性状参数通过如下方法得到对纤维样品进行成像、数据处理后得到背向散射光的偏振差丄D尸(《,《)=cos(4圮—仍)+Bcos(2《—％(《》+Ccos(2《—％)，其中LDP为背向散射光的偏振差，S为入射偏振角，《为出射检偏角；性状参数"=爿/5。本发明与现有技术对比的有益效果是本发明可以快速地进行纤维鉴别和混纺织物中纤维成分含量的测量，并且在鉴别和测量过程中不需对纤维样品进行破坏，可以实现无损测量。本发明测量结果准确可靠。图1是本发明具体实施方式的纤维鉴别方法的流程图；图2是标准库中棉、苎麻和粘胶纤维的性状参数"标准特征曲线；图3是标准库中羊毛和家蚕丝纤维的性状参数"标准特征曲线；图4是被鉴定棉纤维与标准库棉纤维的《#征曲线对比示意图；图5是被鉴定家蚕丝纤维与标准库家蚕丝纤维的《#征曲线对比示意图；图6是本发明具体实施方式的混纺织物中纤维成分含量的测量方法的流程图7是被鉴定混纺织物与标准库模拟的a特征曲线的对比示意图。具体实施例方式下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。本发明对旋转线偏振成像方法获得的偏振信息进行再处理，形成一种新的纤维鉴别和含量测量的检测方法，实现无损快速高通量的纤维检测。本发明的发明人发现，在旋转线偏振检测方法获得的性状参数中(包括丄B、C等等)，提取与纤维的性状直接相关的性状参数o(定义^^/5)进行统计，作出相应的a参数特征曲线；不同种类的纤维"参数特征曲线的线形、峰值位置、半高宽等互不相同，因而可以被明显区分。如图1所示，一种纤维鉴别方法，包括如下步骤-第一步利用旋转线偏振检测法对各种纤维标准样品进行成像并数据处理以提取各种纤维标准样品的性状参数，得到各种纤维标准样品的性状参数a标准特征曲线，将各种标准特征曲线存入标准库。对纤维标准样品进行成像、数据处理后得到的背向散射光的偏振差(LDP)表达为入射偏振角《和出射检偏角的函数式L，,，。=V一(4《cos(竭-威))+Ccos(2《i3)，其中LDP为背向散射光的偏振差，S为入射偏振角，《为出射检偏角。其中，4，S，C等都是与^和《无关的参数。我们取性状参数"=^3，得到了一个对应于成像面每个像素点的a参数数组。对这个数组的元进行直方统计，并且进行归一化，得到了a参数直方统计分布曲线。每种纤维具有其特殊的0#数直方统计分布曲线，称为纤维的o0数特征曲线(简称a特征曲线)。作为鉴别的依据，一些纤维标准样品的《#征曲线称之为纤维标准样品的性状参数"标准特征曲线。图2是标准库中棉、苎麻和粘胶纤维的性状参数"标准特征曲线，图3是标准库中羊毛和家蚕丝纤维的性状参数"标准特征曲线。在特征曲线图中，横坐标为a值，纵坐标为直方统计值，表示对应a值的归一化像素点数，用h表示。本方法具有开放性，即标准库内的特征曲线可以添加，从而增加新的纤维种类。第二步利用旋转线偏振检测法对待测纤维样品进行成像并数据处理提取待测纤维的性状参数，得到待测纤维的性状参数的待比较特征曲线。第二步中，得到待测纤维的性状参数的待比较特征曲线与第一步中得到标准特征曲线的方法相同，此处不再赘述。第三步将待比较特征曲线与标准库内的各种标准特征曲线进行对比，判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线，如是则鉴定该待测纤维样品为所述某条标准特征曲线相对应的纤维种类。第三步中判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线的方法可为获取待比较特征曲线与某条标准特征曲线的相关系数，并判断相关系数是否大于等于第一预设值，如是则为同种曲线。计算相关系数的公式如下-.其中Wi为被测样品直方统计值，//2i为标准样品直方统计值，5为被测样品的直方统计平均值，^为标准样品的直方统计平均值，r为相关系数。所述相关系数的第一预设值为0.98。第三步中判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线的方法还可为判断待比较特征曲线与某条标准特征曲线的峰的个数和相应的峰值位置、半高宽的差别是否在第一预设精度范围内，如是则为同种曲线。如图2所示，本发明还提供了一种混纺织物中纤维成分含量的测量方法。通过对标准数据库中的两组或者多组纤维a曲线按一定权重进行叠加(比如线性叠加，或者针对实际情况修正的叠加方式)，可以得到一条新的"理论曲线，这条曲线可以模拟以上多纤维成分按权重进行混纺的真实纺织物的a测量曲线。由此得到一种混纺织物中各纤维成分含量的测量方法通过对混纺织物进行旋转线偏振检测测量并得到其测量"曲线；然后利用数据库的各纤维标准"曲线进行组合叠加拟合，改变纤维组分，组分的叠加权重来逼近混纺样品的测量"曲线，当叠加的模拟a曲线与测量a曲线相关系数达到一定程度，则取此时模拟曲线的纤维组分和权重作为混纺织物的纤维组分和成分含量值。一种混纺织物中纤维成分含量的测量方法，包括如下步骤第一步利用旋转线偏振检测法对各种纤维标准样品迸行成像并数据处理以提取各种纤维标准样品的性状参数，做出各种纤维标准样品的性状参数a标准特征曲线，将各种标准特征曲线存入标准库。第二步利用旋转线偏振检测法对待测混纺织物进行成像并数据处理提取待测混纺织物的性状参数，做出混纺织物的性状参数的待分析特征曲线。性状参数通过如下方法得到对纤维样品进行成像、数据处理后得到背向散射光的偏振差ZD尸(《,《)=^c。s(4《1)+万cos(2《—％(《))+Ccos(2《—％)，其中LDP为背向散射光的偏振差，S为入射偏振角，《为出射检偏角；性状参数a=爿/￡。第三步选取标准库内的至少两条纤维标准样品的标准特征曲线，通过改变权重进行叠加获得混纺模拟特征曲线；判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线，如是则取所述某条混纺模拟特征曲线所对应的纤维组分和权重为待测混纺织物的纤维组分和成分含量值。第三歩中判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线的方法为获取待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线的相关系数，并判断相关系数是否大于等于第二预设值，如是则为同种曲线。相关系数通过如下方式得出在K——2，其中"为被测样品直方统计值，h2i为标准样品直方统计值，H为被测样品的直方统计平均值，巧为标准样品的直方统计平均值，r为相关系数。所述相关系数的第二预设值为0.9845。所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线的方法还可为判断待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线的峰的个数和相应的峰值位置、半高宽的差别是否在第二预设精度范围内，如是则为同种曲线。下面将通过实施例来更详细的描述本发明。测量系统本测量系统的光源采用红光LED(中心波长650nm，带宽50nm)，发出的红光通过偏振片成为线偏振光，再通过焦距为5cm的透镜成为平行光束，以25°的倾角照射样品。在垂直样品表面的方向，通过镜头(CCTV镜头，fl.8/50mm)和CCD相机(Q-imagingRETIGAEXi，12位，696x520像素)接收从样品返回的背向散射光，并对照明区域进行成像(成像区大小13mmxi7mm)。本测量系统检测一次时间22秒，数据处理时间不超过60秒(与计算机的处理能力有关)，故具有快速大容量捡测的能力。实施例一样品来自某厂家的未知纤维样品两份。为排除颜色的干扰，样品均为白色。鉴别步骤(1)分别对两种未知纤维样品进行旋转线偏振测量，并拟合得到Z^P(《,《)公式，同时得到参数AS，C等。(2)提取^和5的值组合得到新参数"=^5，并对参数"作直方统计，得到两种未知纤维的待比较特征曲线。(3)将测量得到的两种未知纤维的待比较特征曲线与标准库中的各种标准特征曲线进行逐一对比，分别求出曲线之间的相关系数〃，结果如表一所示。表一被测样品与标准样品间的相关系数<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>(4)判别相关系数r的大�。�输出大于等于设定相关系数值(此处设定值为0.98)的结果作为未知纤维种类的鉴别结果。由表可见，被测样品一与棉纤维标准样品相关系数r达到0.9876(>0.98)，而同时与标准库中其他纤维"特征曲线的相关系数都小于0.98，故鉴别结果为样品一为棉纤维。事实上，由样品一的产品说明可知，其确实为棉纤维制品。被鉴定棉纤维与标准库棉纤维的特征曲线如图4所示。同理，被测样品二与家蚕丝纤维标准样品相关系数高达0.9949(>0.98)，同时与其余样品的相关系数都小于0.98，故鉴别结果为家蚕丝纤维。这个鉴别结论也得到其产品说明的印证。被鉴定家蚕丝纤维与标准库家蚕丝纤维的《#征曲线如图5所示。以上结果说明，利用《#征曲线鉴别纤维的结果与实际情况一致，说明本发明的鉴别结果准确可靠。实施例二样品某白色混纺样品，已知混纺纤维种类为两种。鉴别步骤(1)对未知混纺纤维样品进行旋转线偏振测量，并拟合得到ZZ)P(《,《)公式，同时得到参数x，s，c等。(2)提取^和B的值组合得到新参数"-^/3，并对参数a作直方统计，得到混纺纤维的《#征曲线。(3)在标准数据库中选取两种纤维的W寺征曲线作为模拟混纺的纤维成分。(4)取一组权重值进行线性叠加，得到一条混纺模拟a特征曲线。其中，权重值的取法为，取初始权重值组(比如0.01/0.99)，以某一步长(比如0.01)进行变化，直到比值上限(比如0.99/0.01)。(5)将得到的混纺模拟6^寺征曲线与混纺测量W寺征曲线进行对比，计算相关系数。计算示例如表二所示(6)判别相关系数r与设定值的大小(此处设为0.9845)。若大于等于0.9845，则输出检测结果，包括此时的纤维种类组合及其权重值；若小于0.9845，则返回步骤(4)，重新选择一组权重值进行步骤(5)和(6);若权重值组合被历遍，仍然得不到P0.9845的结果，则返回到步骤(3)，选择新的纤维组合，重新进行步骤(4)(6)，直到得到r〉0.9845的混纺组合，并输出结果。表二棉麻混纺不同含量模拟曲线与测量曲线相关系数棉/麻比例0.63/0.370.61/0.390.59/0.410.57/0.430.55/0.450.53/0.470.97810.98210.98440.98470.98230.9773>=0細5否否否是否否由表二的相关系数数据，对未知混纺样品的测量模拟输出结果为，两种混纺成分为棉和麻，两者相对含量比例为0.57/0.43。实际上，从被测混纺样品的产品说明上可知，该混纺样品成分确实为棉纤维和麻纤维，两者相对含量比例为0.55/0.45，检测结果与产品说明的误差在规定检测精度以内。被鉴定混纺织物与标准库模拟的特征曲线的对比可参见图6。可见，利用本发明的检测方法可以有效进行混纺纤维制品成分鉴别和含量测量。需要强调的是，本发明的标准库是一个开放的系统，其可以在实际中添加新的纤维种类，以使得其能够模拟更多的混纺组合。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。权利要求1.一种纤维鉴别方法，其特征在于，包括如下步骤第一步利用旋转线偏振检测法对各种纤维标准样品进行成像并数据处理以提取各种纤维标准样品的性状参数α，做出各种纤维标准样品的性状参数α标准特征曲线，将各种标准特征曲线存入标准库；第二步利用旋转线偏振检测法对待测纤维样品进行成像并数据处理提取待测纤维的性状参数，做出待测纤维的性状参数的待比较特征曲线；第三步将待比较特征曲线与标准库内的各种标准特征曲线进行对比，判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线，如是则鉴定该待测纤维样品为所述某条标准特征曲线相对应的纤维种类。2.根据权利要求1所述的纤维鉴别方法，其特征在于所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线的方法为获取待比较特征曲线与某条标准特征曲线的相关系数，并判断相关系数是否大于等于第一预设值，如是则为同种曲线。3.根据权利要求2所述的纤维鉴别方法，其特征在于所述第三步中相关M)(/j2,—巧)*=i'■■—一■■■■■i—^-----系数通过如下方式得出^i:(化-W)，其中；^为被测样品直方统计值，/^为标准样品直方统计值，^为被测样品的直方统计平均值，^为标准样品的直方统计平均值，r为相关系数。4.根据权利要求1所述的纤维鉴别方法，其特征在于所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线的方法为判断待比较特征曲线与某条标准特征曲线的峰的个数和相应的峰值位置、半高宽的差别是否在第一预设精度范围内，如是则为同种曲线。5.根据权利要求1-4任一所述的纤维鉴别方法，其特征在于所述第一步和第二步中的性状参数通过如下方法得到对纤维样品进行成像、数据处理后得到背向散射光的偏振差LD尸(《，《)=^Jcos(4《—仍)+万cos(26>(—%(《》+Ccos(2《，其中LDP为背向散射光的偏振差，^为入射偏振角，《为出射检偏角；性状参数a-。6.—种混纺织物中纤维成分含量的测量方法，其特征在于，包括如下步骤第一步利用旋转线偏振检测法对各种纤维标准样品进行成像并数据处理以提取各种纤维标准样品的性状参数"，做出各种纤维标准样品的性状参数a标准特征曲线，将各种标准特征曲线存入标准库；第二步利用旋转线偏振检测法对待测混纺织物进行成像并数据处理提取待测混纺织物的性状参数，做出混纺织物的性状参数的待分析特征曲线.'第三步..选取标准库内的至少两条纤维标准样品的标准特征曲线，通过改变权重进行叠加获得混纺模拟特征曲线；判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线，如是则取所述某条混纺模拟特征曲线所对应的纤维组分和权重为待测混纺织物的纤维组分和成分含量值。7.根据权利要求6所述的混纺织物中纤维成分含量的测量方法，其特征在于所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线的方法为获取待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线的相关系数，并判断相关系数是否大于等于第二预设值，如是则为同种曲线。8.根据权利要求7所述的混纺织物中纤维成分含量的测量方法，其特征在于所述第三步中相关系数通过如下方式得出a/2:(W,-Alf(力2,-，其中Wi为被测样品直方统计值，/22i为标准样品直方统计值，^为被测样品的直方统计平均值，巧为标准样品的直方统计平均值，r为相关系数。9.根据权利要求6所述的混纺织物中纤维成分含量的测量方法，其特征在于所述第三步中判断所述待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线是否为同种曲线的方法为判断待比较特征曲线与某条混纺模拟特征曲线的峰的个数和相应的峰值位置、半高宽的差别是否在第二预设精度范围内，如是则为同种曲线。10.根据权利要求6-9任一所述的混纺织物中纤维成分含量的测量方法，其特征在于所述第一步和第二步中的性状参数通过如下方法得到对纤维样品进行成像、数据处理后得到背向散射光的偏振差LDP(《,《)=V^4cos(4《—仍)+Scos(2《—^(。)+Ccos(2《一％)，其中LDP为背向散射光的偏振差，《为入射偏振角，《为出射检偏角；性状参数《=爿/万。全文摘要本发明公开了一种纤维鉴别方法及混纺织物中纤维成分含量的测量方法，纤维鉴别方法包括利用旋转线偏振检测法对各种纤维标准样品进行成像并数据处理以提取各种纤维标准样品的性状参数α，做出各种纤维标准样品的性状参数α标准特征曲线，将各种标准特征曲线存入标准库；利用旋转线偏振检测法对待测纤维样品进行成像并数据处理提取待测纤维的性状参数，做出待测纤维的性状参数的待比较特征曲线；将待比较特征曲线与标准库内的各种标准特征曲线进行对比，判断所述待比较特征曲线与某条标准特征曲线是否为同种曲线，如是则鉴定该待测纤维样品为所述某条标准特征曲线相对应的纤维种类。本发明具有快速、准确、无损的特点。文档编号G01N33/00GK101493449SQ20081024135公开日2009年7月29日申请日期2008年12月19日优先权日2008年12月19日发明者何永红,楠曾,辉马,强高申请人:清华大学深圳研究生院