紡織纖維數位化切片的製備和檢測方法及模擬鏡檢的方法
2023-06-27 04:36:26 2
專利名稱：紡織纖維數位化切片的製備和檢測方法及模擬鏡檢的方法
技術領域：
本發明總體上涉及紡織纖維檢測技術，具體涉及ー種紡織纖維數位化切片的製備方法、檢測方法及用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的方法。
背景技術：
顯微鏡鏡檢是紡織纖維檢測的主要手段，其檢測的對象是承載大量纖維段的玻璃切片。纖維段由各種纖維切段器從纖維束上切出，混合在石蠟油等液體介質中，再均勻散布在載玻片上並蓋上蓋玻片，就成為了ー個待檢的玻璃切片。目前，常規的紡織纖維檢測手段是將顯微鏡鏡檢與計算機輔助檢測系統相結合，例如市場上已有的CU系列纖維細度分析儀等。在檢測吋，將待檢切片置於顯微鏡載物臺上，由圖像採集裝置如攝像頭採集待檢切片的顯微圖像並傳輸到計算機中由顯示器實時顯示，通過計算機中的圖像處理軟體對所採集的圖像進行分析處理，以測量纖維的直徑和截面大小以及分析其所屬種類。這種檢測方式實際上是ー種「在線」的檢測。該檢測方式存在以下幾個問題I.較高的時效性要求要求在較短的時間內檢測完切片樣品(一般兩三個小時內)。因為樣品存在於介質中，時間長了其理化性質會有改變，影響檢測的準確性。而實際上整個檢測過程包含了循環進行的獲取圖像和分析圖像這兩個子過程，並且分析過程要遠遠慢於獲取過程，但後者其實是僅基於圖像而非必須基於樣品本身的。2.檢測的客觀性要求纖維鏡檢是通過纖維表面的顔色灰度分布和形態變化特徵來作為判斷依據，並且因為有些纖維段互相迭加需要多層次聚焦才能看到這些特徵。但由於檢測過程結束後就只能得到檢測結果，看不到賴以判斷的那些多層次圖像信息，難以體現檢測過程中的客觀性。3.可靠的重複性要求由於沒有一致性好的原始樣本，使得檢測結果不能保證可靠的重複性。例如要送多個檢測機構進行檢測，就需製備多個切片樣品，但顯然樣品間是存在個體差異的，各檢測機構的檢測結果可能會不一致。若要覆核檢測結果的正確性，由於存在時效問題需要重新製備切片樣品，同樣由於樣品之間的差異性，從而導致其檢測結果是不可精確覆核的。中國專利CN 101487801 B提供了一種「紡織纖維縱向切段顯微圖像全自動採集方法」，可以全自動完成所有纖維的圖像採集，獲得試樣的全景圖和各個纖維的圖像，具有省時省力的優點。但是，該方法由於存在纖維段的捜索判斷過程，所以有可能會遺失ー些纖維段的聚焦圖片。並且，實踐中多數情況是纖維段之間會交錯重疊，一根纖維往往會跨越數層聚焦層面，以ー個層面的圖像來表現這根纖維不夠準確，由於給出的信息有限，會影響判斷和測量。近幾年，有一些關於數位化切片的報導。中國專利申請201010531981. 4公開了「ー種製作數字切片的方法」。該方法將玻璃切片各不同區域內聚焦效果最好的圖像作為基準圖像，並利用當前區域內不同高度處獲取的子層圖像對當前區域內基準圖像的聚焦效果不佳的局部區域進行替換，獲得融合圖像，之後將多個融合圖像拼接為整體，實現玻璃切片的數位化。但該方法不但在處理過程中比較繁瑣，且最終的ニ維全景圖像是通過對不同高度的圖片進行融合得到的，不是「原始」的直接觀測圖像，這必然會損失掉一些真實的觀測信息，若直接應用於檢測，則會失去客觀性。實際上，由於多數天然纖維微觀上是近似圓柱體的，本質上是三維的，縱深方向的信息在種類鑑別時是不可或缺的。所以在實際的纖維檢測中，調焦過程不僅僅是為了獲得清晰的圖像，還有ー個重要的目的就是在焦點變化的過程中，檢測員能夠憑經驗知識直觀分辨出纖維表面鱗片結構的環繞走向、厚度、翹角程度等多重信息，這對於纖維樣品的精確檢測是十分重要的。可以設想，當用載有纖維樣品圖像信息的數位化切片替代真實的玻璃切片吋，則可實現ー種「離線」的檢測方式(即，不再依賴於顯微鏡及其上的實物玻璃切片)。在實際的紡織纖維的檢測過程中，對於被檢纖維的各種參數的檢測，尤其是對於纖維種類的判斷，特別是在ー些複雜的纖維種類判斷場合下(例如羊毛和羊絨的區分)，是一項經驗性很強的工作。對於同一個切片，不同的檢測人員(例如不同檢測機構的檢測人員，或初檢和復檢的檢測人員)，甚至是同一檢測人員進行的多次檢測，也不可能採用完全相同的檢測過程。例如，不同的檢測過程可能會選擇不同聚焦層面/高度的觀測圖像，也可能選擇不同的纖維或同一纖維上不同的部位來標記和測量纖維直徑和/或截面大小，還可能會組合不同區域的多根纖維和/或同一根纖維在ー個或多個不同聚焦層面的圖像來綜合評價纖維形態。換句話說，在不同的檢測過程中，切片任一區域在任一聚焦層面的圖像都有可能需要使用到。另外，對於纖維檢測的教學來說，可能需要模擬出各種可能的檢測過程，以教導學生區分適當的或不適當的檢測過程。這也需要切片的多區域多層面的圖像信息。現有技術及上述專利/專利申請對這些需求則均無能為カ。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種纖維檢測數位化切片的製備方法及裝置，其製備的數位化切片不僅可以用於檢測，而且可以用於再現檢測過程，也可以用於模擬檢測過程。本發明的另一目的在於提供ー種紡織纖維數位化切片的檢測方法，本發明的又一目的在於提供ー種用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的方法及裝置。根據本發明的ー個方面，提供了ー種紡織纖維數位化切片的製備方法，所述數位化切片含有玻璃切片所裝載的纖維樣品的圖像信息，所述製備方法包括圖像獲取步驟用顯微鏡對裝載有纖維樣品的玻璃切片的多個採樣區域進行觀測；在每ー個採樣區域，用圖像採集裝置獲得對應該採樣區域的多個聚焦層面的多個直接觀測圖像；數位化切片生成步驟將數位化切片存儲到計算機可讀存儲介質中，所述數位化切片包括所獲得的所有直接觀測圖像。優選地，所述數位化切片還可以包括每個直接觀測圖像的標識信息。所述標識信 息可以包括位置標識信息，所述位置標識信息包括該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息以及所處的聚焦層面的位置信息。優選地，所述多個採樣區域可以在所述玻璃切片上均勻分布。優選地，所述多個採樣區域可以覆蓋了所述玻璃切片的全部或大部分面積。優選地，所述多個採樣區域可以具有相同的大小，其大小可以根據所述顯微鏡的視野來確定。所述多個採樣區域中的相鄰採樣區域在所述玻璃切片的橫向和/或縱向上可以局部重疊，也可以不重疊。優選地，所述顯微鏡可以具有三維電動載物臺，由控制器自動控制調節移動；所述玻璃切片設置在所述三維電動載物臺上。根據本發明的另一方面，提供了ー種紡織纖維數位化切片的製備裝置，所述數位化切片含有玻璃切片所裝載的纖維樣品的圖像信息，所述製備裝置包括顯微鏡，帶有用於承載所述玻璃切片的三維電動載物臺；
用於獲取所述玻璃切片的多個採樣區域的多個聚焦層面的直接觀測圖像的圖像採集裝置，所述圖像採集裝置設置在所述顯微鏡的實像面處；用於存儲包括所述直接觀測圖像的所述數位化切片的計算機可讀存儲介質；用於控制調節所述三維電動載物臺在水平方向和垂直方向的步進移動以及控制所述圖像採集裝置的圖像獲取的控制器，所述控制器與所述三維電動載物臺、所述圖像採集裝置以及所述計算機可讀存儲介質相連接。優選地，所述圖像採集裝置可以是單反數位相機。所述圖像採集裝置還可以是エ業攝像機或數碼攝像頭。優選地，所述控制器由裝有控制程序的計算機構成。根據本發明的又ー個方面，提供了ー種紡織纖維數位化切片的檢測方法，用於用計算機輔助檢測系統檢測根據本發明提供的紡織纖維數位化切片的製備方法所獲得的數位化切片，所述檢測方法包括切片導入步驟，用於將所述數位化切片導入計算機輔助檢測系統；顯示步驟，用於選擇所述數位化切片中的任一直接觀測圖像顯示在所述計算機輔助檢測系統的顯示設備上；檢測步驟，用於根據所顯示的直接觀測圖像進行檢測。優選地，本發明的紡織纖維數位化切片的檢測方法還可以包括輸出步驟，用於輸出檢測步驟的檢測結果信息。優選地，本發明的檢測方法還可以包括數位化切片更新步驟，用於將檢測結果信息與所述數位化切片進行合併，生成已檢的數位化切片。在顯示步驟中，可以通過計算機輔助檢測系統的輸入設備來選擇當前需要顯示的直接觀測圖像。當所述數位化切片包括所述直接觀測圖像的位置標識信息時，可以根據所述輸入設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息，並將具有該位置標識信息的直接觀測圖像通過所述顯示設備顯示。優選地，所述輸入設備可以包括第一輸入子設備和第二輸入子設備，根據所述第一輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息，根據所述第二輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所處的聚焦層面的位置信息。優選地，所述第一輸入子設備可以包括計算機鍵盤的四個方向鍵。所述四個方向鍵的左右方向鍵用於確定當前需要顯示的直接觀測圖像所屬的採樣區域在所述玻璃切片的平面上的橫向位置；所述四個方向鍵的上下方向鍵用於確定當前需要顯示的直接觀測圖像所屬的採樣區域在所述玻璃切片的平面上的縱向位置。優選地，所述第二輸入子設備可以包括計算機滑鼠的滾輪，所述滾輪的前後滾動用於確定當前需要顯示的直接觀測圖像所處的聚焦層面的高度。根據本發明的又ー個方面，提供了一種用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的方法，包括根據本發明提供的紡織纖維數位化切片的製備方法來製備數位化切片；將所述數位化切片導入計算機；用計算機的輸入設備的輸入信息來模擬顯微鏡載物臺的移動，以選擇當前需要顯示的直接觀測圖像，將所選擇的直接觀測圖像顯示在所述計算機的顯示設備上；
對所顯示的直接觀測圖像進行檢測。優選地，所述數位化切片可以包括所述直接觀測圖像的位置標識信息，所述位置標識信息可以包括該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息以及所處的聚焦層面的位置信息。所述輸入設備可以包括第一輸入子設備和第二輸入子設備，根據所述第一輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息，以模擬顯微鏡載物臺在x_y平面上的移動；根據所述第ニ輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所處的聚焦層面的位置信息，以模擬顯微鏡載物臺在z軸上的移動。優選地，所述第一輸入子設備可以包括計算機鍵盤的四個方向鍵，所述四個方向鍵的輸入分別用於模擬顯微鏡載物臺在x_y平面上沿橫向左右兩個方向以及縱向前後兩個方向的移動。優選地，所述第二輸入子設備可以包括計算機滑鼠的滾輪，所述滾輪的前後滾動用於模擬顯微鏡載物臺沿z軸的上下移動。根據本發明的再一方面，提供了ー種用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的裝置，包括計算機以及計算機可讀取的數位化切片，所述數位化切片包括玻璃切片的多個採樣區域的多個聚焦層面的直接觀測圖像；所述計算機包括模擬顯微鏡載物臺在x_y平面上的移動的第一輸入子設備；模擬顯微鏡載物臺在z軸方向上的移動的第二輸入子設備；顯示直接觀測圖像的顯示設備，所顯示的直接觀測圖像由所述第一輸入子設備和第二輸入子設備的輸入確定；對所述顯示設備所顯示的直接觀測圖像進行檢測的計算機輔助檢測模塊。優選地，所述第一輸入子設備包括計算機鍵盤的四個方向鍵，所述四個方向鍵的輸入分別模擬顯微鏡載物臺在x-y平面上沿橫向左右兩個方向以及縱向前後兩個方向的移動。優選地，所述第二輸子入設備包括計算機滑鼠的滾輪，所述滾輪的前後滾動模擬顯微鏡載物臺沿z軸的上下移動。採用本發明的數位化切片的製備方法製備的數位化切片的每一幅圖像都是真實纖維的數位化直接觀測圖像，沒有經過任何拼接或融合以及其它的任何可能改變真實觀測信息的圖像處理。而且該數位化切片對於每ー採樣區域均有多個聚焦層面的圖像，因此所包含的原始信息較為完整，可以用於重複再現大多數甚至任意的檢測過程。因此特別適用於教學、培訓、檢測以及纖維圖像資料的保存等。
圖I為本發明的紡織纖維數位化切片的製備裝置示意圖。圖2(a)_(c)示例性地示出了採樣區域在玻璃切片上的三種覆蓋方式。圖3為本發明的數位化切片在單個採樣區域中獲取多個聚焦層面的多個直接觀測圖像的示意圖。圖4為本發明的數位化切片中將檢測結果信息以圖形的形式併入到直接觀測圖像中的示意圖。圖5為本發明的用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的裝置示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細描述本發明。紡織纖維數位化切片的製備裝置如圖I所示，本發明的紡織纖維數位化切片的製備裝置可以包括顯微鏡101、圖像採集裝置104和控制器103。顯微鏡101優選自身帶有三維電動載物臺102 ;當然，該三維電動載物臺也可以通過將單獨的電動平臺置於普通顯微鏡的物鏡下方來實現。控制器103與三維電動載物臺102、圖像採集裝置104以及計算機可讀存儲介質105相連接。由控制器103自動控制調節三維電動載物臺102在水平方向和垂直方向的步進移動，步進移動的距離可以根據實際需要設置。圖像採集裝置104設置在顯微鏡101的實像面處，其可以是單反數位相機，也可以是エ業攝像機或數碼攝像頭。由控制器103控制圖像採集裝置104自動聚焦、獲取圖像以及將所獲圖像存儲到計算機可讀存儲介質105中。該控制器103可以用裝有控制程序的計算機來實現。計算機可讀存儲介質可以是計算機自帶的或外接的存儲設備，如存儲器，硬碟，DVD光碟等。紡織纖維數位化切片的製備方法按照本發明，紡織纖維數位化切片的製備方法可以具體如下所述。首先，在玻璃切片上劃分出預定的多個採樣區域。由於玻璃切片的尺寸大於顯微鏡的物鏡視野範圍，顯微鏡在每次操作中只能獲取一定區域內玻璃切片的圖像，因此，按顯微鏡物鏡視野的範圍在玻璃切片上劃分出多個採樣區域。在一個實施例中，這些採樣區域具有相同的形狀和大小。在一個實施例中，所劃分的多個採樣區域在玻璃切片上優選是均勻分布。在一個實施例中，這些採樣區域優選是可以覆蓋了玻璃切片的全部面積或具有代表性的大部分面積。應當理解，這裡所涉及的玻璃切片的面積應當是指玻璃切片的蓋玻片的有效區域。相鄰的採樣區域在玻璃切片的橫向和/或縱向上可以局部重疊，也可以不重疊。一般來講，以往人工操作檢測的時候更接近不重疊方式。但是，由於在顯微鏡視野中光線分布不均等因素的影響，可能會導致圖像的邊緣區域沒有中間區域清晰，也可能由於操作人員失誤而丟失一些纖維信息。採用採樣區域部分重疊的方式獲取圖像可以很好地避免上述不利，相比之下，具有不會丟失纖維信息，並且各處的纖維信息都會得到清晰的表示等優點。但是由於採樣區域部分重疊，所以採樣區域的數量會增多，獲取數位化切片的時間會延長。圖2(a)_(c)示例性地示出了採樣區域在玻璃切片上的三種覆蓋方式。圖2 (a)是ー種全覆蓋方式，採樣區域在橫縱兩個方向上都兩兩部分重疊，從而全部覆蓋玻璃切片區域。其重疊部分可選擇為單個採樣區域的1/4-1/3。圖2(b)是ー種半覆蓋方式，採樣區域在橫向上兩兩銜接，縱向上分離不銜接，產生在橫向完整覆蓋玻璃切片的若干條帶。儘管未示出，但是很容易理解，對於半覆蓋方式，也可以在縱向上兩兩銜接，橫向上分離不銜接，產生在縱向完整覆蓋玻璃切片的若干條帶。同樣，其重疊部分可選擇為單個採樣區域的1/4-1/3。圖2(c)是ー種不覆蓋方式，採樣區域在橫縱兩個方向上均兩兩分離無重合，相當於對玻璃切片區域均勻抽樣。具體如何劃分採樣區域可以根據數位化切片的使用場合和採樣率要求來確定。例如，當應用於大量的實際檢測場合時，則可以選擇不覆蓋方式，這樣會比較有效率地製備數 字化切片。當應用於教學場合時，對製備數位化切片所需的時間要求不高，則可以選擇全覆蓋或半覆蓋方式。當要求數位化切片的採樣率高或低吋，則可以相應增大或減小採樣區域分布的密集程度。對於圖像採集裝置來說，可以採用單反數位相機或者エ業攝像機或數碼攝像頭。本申請人研究發現，對於相同的玻璃切片，當採用相同的採樣區域覆蓋方式時，使用エ業攝像機或數碼攝像頭採集圖像所需的時間會遠長於使用單反數位相機所需要的時間，通常是使用單反數位相機所需時間的5倍以上，某些覆蓋方式下甚至是10倍以上。當然，在大大降低採樣率的情況下，也可以使用エ業攝像機或數碼攝像頭，以在合理的時間範圍內完成圖像採集工作。因此，對於圖2(a)和圖2(b)所示的覆蓋方式，圖像採集裝置優選採用單反數位相機。對於圖2(c)所示的覆蓋方式，圖像採集裝置同樣優選採用單反數位相機，但是採樣率較低的情況下也可以使用エ業攝像機或數碼攝像頭。在按照需要的預定方式劃分好多個採樣區域後，則可以用顯微鏡對裝載有纖維樣品的玻璃切片的多個採樣區域逐個進行觀測；在每ー個採樣區域，用圖像採集裝置獲得對應該採樣區域的多個聚焦層面的多個直接觀測圖像。在這個過程中，玻璃切片設置在三維電動載物臺之上，控制器可以自動控制調節三維電動載物臺在水平方向(或者說x-y平面內)及垂直方向(或者說z軸方向)上移動。按預定設置使玻璃切片的一個採樣區域進入顯微鏡的物鏡視野內，並將其移至預定高度或者說預定z軸位置，再由控制器調節圖像採集裝置自動聚焦後獲取當前區域內當前聚焦層面的一幅直接觀測圖像，並將其存儲至計算機可讀存儲介質中。然後控制器可以按照預定步進距離自動控制三維電動載物臺沿垂直方向或者說z軸方向移至當前採樣區域的另ー預定高度處，再由控制器控制圖像採集裝置自動聚焦後獲取當前聚焦層面的直接觀測圖像，並儲存至計算機可讀存儲介質中。如圖3所示，在單個採樣區域中獲取多個不同高度處或者說聚焦層面處的多個直接觀測圖像。具體如何設置多個聚焦層面，與前述劃分採樣區域類似，可以根據數位化切片的使用場合和採樣率要求來確定。例如，在一個實施例中，可以在每個採樣區域中採集5-9個等間距間隔開的聚焦層面的直接觀測圖像。完成一個採樣區域的圖像採集後，則由控制器在水平方向按預定步進距離移動三維電動載物臺的位置，使得該玻璃切片的另ー採樣區域移進顯微鏡的物鏡視野內。在圖2(a)至圖2(c)所示的覆蓋方式中，可以通過控制器移動三維電動載物臺按照「弓」字形移動方式遍歷所有的採樣區域。於是按照同樣方法就可以得到整個玻璃切片的所有採樣區域的所有聚焦層面的全部圖像信息，並存儲到計算機可讀存儲介質中，從而得到了該玻璃切片的數位化切片。在其它的實施例中，也可以控制三維電動載物臺在ー個聚焦層面內移動且遍歷所有的採樣區域，然後再移動至另一聚焦層面來遍歷所有的採樣區域。在一個優選實施例中，數位化切片中還可以包括每一幅直接觀測圖像的標識信息。該標識信息可以包括位置標識信息，如該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息(如採樣區域在玻璃切片的平面上的位置)以及所處的聚焦層面的位置信息(如聚焦層面的高度)。可以將該位置標識信息作為數位化切片的一部分存儲到計算機可讀存儲介質中。 在一個實施例中，該位置標識信息可以用三維坐標的形式，例如以X坐標和y坐標來標識採樣區域的位置，用z坐標標識聚焦層面的位置，使得任ー採樣區域的任一聚焦層面都可以用唯一的三維坐標來標識其位置。在其它實施例中，也可以採用其它形式的位置標識信息如數字和/或字母等，只要使任ー採樣區域的任一聚焦層面均對應唯一的位置標識信息即可。在數位化切片中，可以以數據結構的方式將直接觀測圖像與其位置標識信息關聯起來。這樣，計算機可以通過其位置標識信息來讀取對應的直接觀測圖像。當然，數位化切片中還可以包括其它類型的標識信息，例如顯微鏡的放大倍數或轉換成在直接觀測圖像上標註的標尺，可以精確得出被檢纖維的實際尺寸。在下文中還可以看到，數位化切片的標識信息還可以包括檢測後所獲得的檢測結果信息。按照本發明所製備的數位化切片不會像實物樣品的玻璃切片那樣隨時間或環境條件而改變，可以作為永久保存的平行實驗或複測的原始樣本。所以反覆檢測的結果更具可比性。數位化切片裡的每一段纖維由於獲取多個聚焦層面的纖維圖像從而都能有可測的清晰狀態，而且它是脫離顯微鏡和原樣品的玻璃切片存在的，因此特別適用於教學、培訓、檢測以及纖維圖像資料的保存等。而且，按照本發明製備的數位化切片中所包含的圖像信息為通過顯微鏡獲取的直接觀測圖像，其真實地反映了玻璃切片的直接觀測信息，而未經任何拼接或融合以及其它的任何可能改變真實觀測信息的圖像處理。紡織纖維數位化切片的檢測方法在獲得了數位化切片後，可以隨時對其進行檢測。檢測時需要先將所需檢測的數位化切片導入計算機輔助檢測系統。計算機輔助檢測系統可以是帶有專用檢測程序的計算機。可以通過計算機輔助檢測系統的輸入設備如滑鼠、鍵盤或其它類型的輸入設備的輸入信息來切換/選擇當前需要顯示的直接觀測圖像。在一個實施例中，可以通過鍵盤的四個方向鍵來實現採樣區域的橫向和縱向的轉換，用滑鼠滾輪滾動來實現不同聚焦層面的轉換。當數位化切片包含直接觀測圖像的位置標識信息吋，計算機輔助檢測系統根據其輸入設備的輸入來確定位置標識信息，並將該位置標識信息對應的直接觀測圖像在顯示器上顯示。在一個實施例中，位置標識信息可以為前述的三維坐標(x，y，z)的形式，按ー下向上的方向鍵表示y值增1，X、Z值不變，這樣操作後，顯示器上顯示的則是坐標為(X，y+1，z)的直接觀測圖像。相應地，向下的方向鍵即表示y值減1，向左/右的方向鍵分別代表X值減/加I。通過滑鼠滾輪的向前滾動實現Z值加1，向後滾動實現Z值減I。在另ー實施例中，也可以通過設置顯示某一聚焦層面的所有採樣區域的直接觀測圖像，並且每ー採樣區域的直接觀測圖像與該採樣區域的所有不同層面的直接觀測圖像相連結，使得可以通過滑鼠點擊某一直接觀測圖像而進入該採樣區域，從而可以通過滑鼠滾輪來轉換顯示不同高度的直接觀測圖像。當將所需要的直接觀測圖像在顯示器上顯示後，檢測人員則可按照本領域技術人員所熟知的方式進行檢測工作，例如，可以在所顯示的直接觀測圖像上測量並標註被檢纖維的種類名稱與直徑或截面的測量數據，直徑測量的標記點信息，以及每種纖維的計數資料等，以獲得檢測結果信息。這些檢測結果信息可以與現有的數位化切片進行合併，生成已檢數位化切片。在一個實施方式中，可以以數據結構的方式將直接觀測圖像(如果有位置 標識信息的話還包括該位置標識信息)與其檢測結果信息相關聯，這樣計算機在讀取已檢數位化切片吋，則可以獲得相應的檢測結果信息。在另ー個實施方式中，也可以將檢測結果信息以圖形的形式併入到直接觀測圖像中，如圖4所示。在圖4中，左側的圖片為在製備數位化切片的過程中獲取的真實的直接觀測圖像以及在檢測過程中直接添加在圖像上的標註信息，右側的表格給出了對應左圖中已標註的各被檢纖維的編號以及相應的直徑大小、種類。這樣，在已檢數位化切片中就提供了一個完整的檢測檔案，不單單有利於審核結果，同時對客戶而言有效增加了檢測結果的透明度和可信度；對檢測機構而言為內部培訓和外部交流比對提供了大量可實際操作的樣本。對數位化切片進行檢測後，還可以輸出檢測結果信息。例如，可以通過印表機列印出紙質的分析報表。前述的用於檢測數位化切片的計算機輔助檢測系統可以通過對現有的系統(如CU系列纖維細度分析儀)進行簡單的改造而實現。例如修改現有計算機輔助檢測系統的數據輸入接ロ，從「在線」接收圖像採集裝置傳送的圖像轉變為「離線」讀取存儲設備中的數位化切片。而實際的檢測過程可以完全依照現有檢測系統的方式進行。本發明所製備的數位化切片開創了全新的檢測模式獲取圖像過程(自動進行，獲取結束即意味著數位化切片的生成)與檢測過程(人工參與，基於數位化切片，脫離顯微鏡操作)完全分離。這兩個過程不必再集於一人(檢測人員)和集於ー機(檢測設備)。採集與檢測可以由不同的人在不同的時間進行；檢測過程可以隨時中斷而不佔用設備(顯微鏡)；平行試驗和覆核也可在任何時間進行。總之檢測過程不用再考慮樣品的時效性。同時由於數位化切片的獲取與檢測過程分離，且獲取數位化切片的過程基本可以實現自動化，因此，對獲取圖像的操作人員要求不高，只需懂得操作儀器即可。於是就可以根據人力和設備資源的現狀作出科學合理的分エ把最具專業性的工作(比如纖維種類判別)交給專業檢測機構(人員)去做，把程式化的低技術含量的工作(比如纖維切片制樣，採集圖片)交給外圍窗ロ(非專業人員)去做。這樣合理分配人力與設備資源可以大大提高效率和效益。利用數位化切片可以實現「ー個檢測機構+多個服務窗ロ」的檢測模式核心檢測機構擁有少數的富有專業知識和經驗的檢測員，他們使用專業測量軟體對數位化切片進行檢測；同時核心檢測機構可以下轄多個異地服務窗ロ，這些窗ロ只需購置樣品自動採集設備，接收客戶的來樣後只負責使用設備獲取數位化切片並將其通過網際網路或速遞光碟傳回自己的上級核心檢測機構即可，因此這裡的工作人員原則上並不需要檢測專業知識。這有利於核心檢測機構便捷且低成本地拓展業務。此外利用數位化切片還可以實現「一臺採集設備+多套檢測軟體」的檢測模式很多檢測單位通常有多名專業 檢測員，對此可以專門用一臺採集設備獲取數位化切片，再將各個數位化切片分發給多人檢測。有利於提高檢測業務的處理量。用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的方法和裝置採用本發明的紡織纖維數位化切片的製備方法所製備的數位化切片還可以應用於計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢。如圖5所示，本發明的用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的裝置可以包括計算機501以及含有數位化切片的計算機可讀存儲介質105。計算機501可以包括第一輸入於設備5011、第二輸入於設備5012、顯不設備5013以及計算機輔助檢測模塊5014。由第一輸入於設備5011的輸入模擬顯微鏡載物臺在水平方向(用三維坐標表示即x-y平面)上的移動；由第二輸入子設備5012的輸入模擬顯微鏡載物臺在高度(用三維坐標表不即z軸方向)上的移動；顯不設備5013顯不由第一輸入子設備5011與第二輸入子設備5012的輸入從數位化切片中選定的直接觀測圖像。總體上，這裡所謂的「模擬」實際上是通過輸入設備(如第一輸入子設備5011和第ニ輸入子設備5012)的輸入來確定或者說選擇ー個位置標識信息，然後將數位化切片中具有該位置標識信息的直接觀測圖像顯示在計算機的顯示設備5013 (例如計算機的顯示器)上。這樣，當用戶操作輸入設備時，就像是在移動顯微鏡的載物臺。具體地，可以根據第一輸入子設備5011的輸入來確定或者說選擇數位化切片中直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息，如採樣區域在玻璃切片的平面上的位置；可以根據第二輸入子設備5012的輸入來確定或者說選擇數位化切片中直接觀測圖像所處的聚焦層面的位置信息，如聚焦層面的高度。這樣，當用戶操作第一輸入子設備時，就像是在x-y平面上「移動」顯微鏡載物臺，從而在顯示設備上顯示不同採樣區域的直接觀測圖像；而當用戶操作第二輸入於設備時，就像是在z軸方向上「移動」顯微鏡載物臺，從而在顯示設備上顯示不同聚焦層面的直接觀測圖像。這樣，就達到了 「模擬」顯微鏡鏡檢的效果。第一輸入子設備可以包括計算機鍵盤的四個方向鍵，四個方向鍵的輸入分別用於模擬顯微鏡載物臺在x-y平面上沿橫向左右兩個方向以及縱向前後兩個方向的移動。第二輸入子設備可以包括計算機滑鼠的滾輪，滾輪的前後滾動用於模擬顯微鏡載物臺沿z軸的上下移動。在模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢吋，首先將數位化切片導入如圖5所示的帶有計算機輔助檢測模塊5014的計算機501。然後按照前述的方式，用計算機的輸入設備來模擬顯微鏡載物臺的移動，用以選擇當前需要顯示的直接觀測圖像。然後由計算機輔助檢測模塊5014對顯示設備所顯示的直接觀測圖像進行檢測。計算機輔助檢測模塊5014可以與現有的計算機輔助檢測系統中的檢測模塊基本相同。利用該模擬裝置和方法，可以在教學及培訓中再現整個紡織纖維顯微鏡鏡檢過程，例如如何利用顯微鏡找到ー根纖維，如何分辨其所屬種類，如何測量其彎曲度，在什麼位置測量其直徑大小等等。由於纖維鏡檢的纖維種類檢測是以纖維表面的顔色灰度分布和形態變化特徵為判斷依據的，可以通過計算機模擬再現纖維所在的一個或多個採樣區域內的不同層次的直接觀測圖像，獲得判斷的依據。當本發明的數位化切片用於教學或計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢時，該數位化切片優選具有較高的採樣率，例如採樣區域採用全覆蓋的方式和/或提高每ー採樣區域中聚焦層面的數量，從而儘可能地滿足任意檢測 過程所需的直接觀測圖像。
權利要求
1.一種紡織纖維數位化切片的製備方法，所述數位化切片含有玻璃切片所裝載的纖維樣品的圖像信息，所述製備方法包括 圖像獲取步驟用顯微鏡對裝載有纖維樣品的玻璃切片的多個採樣區域進行觀測；在每一個採樣區域，用圖像採集裝置獲得對應該採樣區域的多個聚焦層面的多個直接觀測圖像； 數位化切片生成步驟將數位化切片存儲到計算機可讀存儲介質中，所述數位化切片包括所獲得的所有直接觀測圖像。
2.根據權利要求I所述的製備方法，其特徵在於，所述數位化切片還包括每個直接觀測圖像的標識信息。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述標識信息包括位置標識信息，所述位置標識信息包括該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息以及所處的聚焦層面的位置信息。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述多個採樣區域在所述玻璃切片上均勻分布。
5.根據權利要求1-4中任一項的製備方法，其特徵在於，所述多個採樣區域覆蓋了所述玻璃切片的全部或大部分面積。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述多個採樣區域具有相同的大小，其大小根據所述顯微鏡的視野來確定。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述多個採樣區域中的相鄰採樣區域在所述玻璃切片的橫向和/或縱向上局部重疊。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述多個採樣區域中任意相鄰採樣區域不重疊。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述顯微鏡具有三維電動載物臺，由控制器自動控制調節移動；所述玻璃切片設置在所述三維電動載物臺上。
10.一種紡織纖維數位化切片的檢測方法，用於用計算機輔助檢測系統檢測根據權利要 >求1-9中任一項所述的製備方法所獲得的數位化切片，所述檢測方法包括 切片導入步驟，用於將所述數位化切片導入計算機輔助檢測系統； 顯示步驟，用於選擇所述數位化切片中的任一直接觀測圖像顯示在所述計算機輔助檢測系統的顯示設備上； 檢測步驟，用於根據所顯示的直接觀測圖像進行檢測。
11.根據權利要求10所述的檢測方法，其特徵在於，還包括 輸出步驟，用於輸出檢測步驟的檢測結果信息。
12.根據權利要求10或11所述的檢測方法，其特徵在於，還包括數位化切片更新步驟，用於將檢測結果信息與所述數位化切片進行合併，生成已檢的數位化切片。
13.根據權利要求10-12中任一項所述的檢測方法，其特徵在於，在顯示步驟中，通過計算機輔助檢測系統的輸入設備來選擇當前需要顯示的直接觀測圖像。
14.根據權利要求13所述的檢測方法，其特徵在於，當所述數位化切片包括所述直接觀測圖像的位置標識信息時，根據所述輸入設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息，並將具有該位置標識信息的直接觀測圖像通過所述顯示設備顯示。
15.根據權利要求13或14所述的檢測方法，其特徵在於，所述輸入設備包括第一輸入子設備和第二輸入子設備，根據所述第一輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息，根據所述第二輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所處的聚焦層面的位置信息。
16.根據權利要求15所述的檢測方法，其特徵在於，所述第一輸入子設備包括計算機鍵盤的四個方向鍵。
17.根據權利要求16所述的檢測方法，其特徵在於，所述四個方向鍵的左右方向鍵用於確定當前需要顯示的直接觀測圖像所屬的採樣區域在所述玻璃切片的平面上的橫向位置；所述四個方向鍵的上下方向鍵用於確定當前需要顯示的直接觀測圖像所屬的採樣區域在所述玻璃切片的平面上的縱向位置。
18.根據權利要求15-17中任一項所述的檢測方法，其特徵在於，所述第二輸入子設備包括計算機滑鼠的滾輪，所述滾輪的前後滾動用於確定當前需要顯示的直接觀測圖像所處的聚焦層面的高度。
19.一種用計算機模擬紡織纖維顯微鏡鏡檢的方法，包括 根據權利要求1-9中任一項所述的製備方法來製備數位化切片； 將所述數位化切片導入計算機； 用計算機的輸入設備的輸入信息來模擬顯微鏡載物臺的移動，以選擇當前需要顯示的直接觀測圖像； 將所選擇的直接觀測圖像顯示在所述計算機的顯示設備上； 對所顯示的直接觀測圖像進行檢測。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述數位化切片包括所述直接觀測圖像的位置標識信息，所述位置標識信息包括該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息以及所處的聚焦層面的位置信息； 所述輸入設備包括第一輸入子設備和第二輸入子設備，根據所述第一輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所屬的採樣區域的位置信息，以模擬顯微鏡載物臺在x_y平面上的移動；根據所述第二輸入子設備的輸入來確定當前需要顯示的直接觀測圖像的位置標識信息中用於標識該直接觀測圖像所處的聚焦層面的位置信息，以模擬顯微鏡載物臺在z軸上的移動。
21.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述第一輸入子設備包括計算機鍵盤的四個方向鍵，所述四個方向鍵的輸入分別用於模擬顯微鏡載物臺在x-y平面上沿橫向左右兩個方向以及縱向前後兩個方向的移動。
22.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述第二輸入子設備包括計算機滑鼠的滾輪，所述滾輪的前後滾動用於模擬顯微鏡載物臺沿z軸的上下移動。
全文摘要
本發明公開了紡織纖維數位化切片的製備和檢測方法及模擬鏡檢的方法。所述數位化切片含有玻璃切片所裝載的纖維樣品的圖像信息，紡織纖維數位化切片的製備方法包括圖像獲取步驟用顯微鏡對裝載有纖維樣品的玻璃切片的多個採樣區域進行觀測；在每一個採樣區域，用圖像採集裝置獲得對應該採樣區域的多個聚焦層面的多個直接觀測圖像；數位化切片生成步驟將數位化切片存儲到計算機可讀存儲介質中，所述數位化切片包括所獲得的所有直接觀測圖像。採用本發明的數位化切片的製備方法製備的數位化切片的每一幅圖像都是真實纖維的數位化直接觀測圖像，且所包含的原始信息較為完整，可以用於重複再現檢測過程，因此特別適用於教學、培訓、檢測等。
文檔編號G01N33/36GK102628759SQ201210081359
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者司崇澤, 呂欣, 張豔, 方錫江, 曹正非, 黃智宏 申請人:中紡標(北京)檢驗認證中心有限公司, 北京和眾視野科技有限公司