关键词：纺织材料;;纤维取向度;;纤维直径;;短时傅里叶变换;;相位信息
摘 要：纤维的取向度和纤维直径是纺织材料的重要参数。纤维的取向分布决定了纺织材料的力学各向异性,进而影响纺织材料的性能,取向度一致的纳米纤维材料在燃料电池、生物医学等领域有重要的应用。纤维直径的大小不仅对纤维强度、伸长度、刚性、弹性有很大影响,而且与纺织品的手感、风格以及纱线和织物的加工过程有密切关系。快速、准确地测量纤维取向度和纤维直径,对评价产品性能、指导改进制造工艺都具有重要意义。本文基于扫描电子显微镜采集的纤维图像进行研究,主要包括两方面工作。第一,提出了一种基于短时傅里叶变换的纺织材料纤维取向度测量方法,把纤维图像看作总体非平稳、局部平稳的信号,采用中间平坦、四周衰减的窗函数对局部平稳区域加窗并进行短时傅里叶变换,通过频谱分析测量纤维的取向度。本方法既可以改善频谱图的边界效应,也可以避免对全局图像直接处理而忽略细节的问题。其次,提出了基于相位信息的纺织材料纤维直径测量方法。首先利用改进的Kuwahara滤波器对纤维图像进行滤波并增强前景目标;然后利用相位一致性方法检测纤维边缘,并对边缘进行修复,包括删除交叉点、短线与毛刺并进行边缘补断连接,在此基础上识别单根纤维;接着确定单根纤维中轴线上每一像素点的空间位置以及方向信息,并沿中轴线垂直方向进行扫描找到边界像素点;最后根据扫描得到的边界像素点位置计算纤维直径。实验结果表明,本文提出的纤维取向度和纤维直径测量方法能够实现准确、有效的参数测量。
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