紗線的計測裝置、計測程序及計測方法

2023-07-09 00:40:01 2

專利名稱：紗線的計測裝置、計測程序及計測方法
技術領域：
本發明涉及紗線的計測，特別是涉及紗線粗細及毛羽量的計測。
背景技術：
申請人:提出過紗線直徑的測定裝置(專利文獻1 JP2005-15958A)。該裝置中，通 過掃描設備等獲取紗線的圖像，在紗線主體與毛羽之間設置邊界線，求取紗線主體的粗細。 其問題是邊界線的劃線方法留下了不明確之處。除此之外，(專利文獻2 JP3611140B)公開了利用光學傅立葉變換的紗線直徑及 毛羽量的測定裝置。專利文獻2中，向紗線照射雷射，通過透鏡使衍射光集中，在焦點面生 成光譜面。在光譜面上產生衍射光的傅立葉變換圖像，並設置使低頻的紗線主體圖像透射 的狹縫和使高頻的毛羽圖像透射的狹縫。然後通過透鏡實施傅立葉逆變換後，就得到紗線 主體的圖像和毛羽的圖像。但是專利文獻2中，需要雷射光源、透鏡、狹縫等硬體，而且如果 這些部件不能相對於紗線正確地對位，則不能進行測定。由於毛羽和紗線主體的分離通過 狹縫進行，因此需要根據紗線直徑準備多個狹縫，而由於對於半透明的紗線其衍射圖像較 淺，因此測定較難。專利文獻1 JP2005-15958A專利文獻2 JP3611140B

發明內容
本發明的課題是，能夠使用數位相機、掃描設備等通常的拍攝裝置正確地求出紗 線直徑。本發明中追加的課題是，能夠正確地求出毛羽量。本發明中追加的課題是，生成模擬用的紗線模型。本發明的紗線的計測裝置，包括拍攝裝置，拍攝紗線的數字圖像；變換單元，用 於通過數位訊號處理求出所述數字圖像的傅立葉變換數據或自相關函數數據；以及紗線特 性計算單元，用於根據通過變換單元求出的數據求出所述紗線的紗線直徑或毛羽量。優選的是，所述變換單元是將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為 二維傅立葉變換圖像的二維傅立葉變換單元，所述紗線特性計算單元包括濾波器，從二維傅立葉變換圖像截取與紗線主體對 應的低頻成分；傅立葉逆變換單元，對通過濾波器截取的低頻成分進行二維傅立葉逆變換 而輸出紗線主體的圖像；以及紗線直徑計算單元，用於根據輸出的紗線主體的圖像求出紗
線直徑。優選的是，所述變換單元是將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為 二維傅立葉變換圖像的二維傅立葉變換單元，所述紗線特性計算單元包括濾波器，從二維傅立葉變換圖像截取與毛羽對應的 高頻成分；傅立葉逆變換單元，對通過濾波器截取的高頻成分進行二維傅立葉逆變換而輸出毛羽的圖像；以及毛羽量測定單元，用於根據輸出的毛羽的圖像求出毛羽量。此外優選的是，還設有用於通過求出的紗線直徑和紗線的紋理生成所述紗線的 三維模型的單元；以及用於使用紗線的三維模型來模擬使用了所述紗線的編織物的模擬單元。優選的是，還設有濾波器生成單元，用於根據所述二維傅立葉變換圖像中的與紗 線主體對應的低頻成分的峰值的波形生成所述濾波器。優選的是，紗線特性計算單元根據所述傅立葉變換數據的低頻側峰值的寬度求出 紗線直徑。本發明的紗線的計測程序，使計算機執行下述步驟變換步驟，用於通過數位訊號處理求出拍攝到的紗線的數字圖像的傅立葉變換數 據或自相關函數數據；以及紗線特性計算步驟，用於根據在所述變換步驟中求出的數據求出所述紗線的紗線 直徑或毛羽量。優選的是，在變換步驟中，將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為 二維傅立葉變換圖像，在所述紗線特性計算步驟中，通過濾波器從二維傅立葉變換圖像截取與紗線主體 對應的低頻成分，對截取出的低頻成分進行二維傅立葉逆變換而輸出紗線主體的圖像，根 據輸出的紗線主體的圖像求出紗線直徑。此外優選的是，在紗線特性計算步驟中，根據所述傅立葉變換數據的低頻側峰值 的寬度求出紗線直徑。本發明還提供一種紗線的計測方法，包括如下步驟用於通過拍攝裝置拍攝紗線的數字圖像的步驟；變換步驟，用於通過數位訊號處理求出拍攝到的紗線的數字圖像的傅立葉變換數 據或自相關函數數據；以及紗線特性計算步驟，用於根據在所述變換步驟中求出的數據求出所述紗線的紗線 直徑或毛羽量。優選的是，在所述變換步驟中，將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變 換為二維傅立葉變換圖像，在所述紗線特性計算步驟中，通過低通濾波器從二維傅立葉變換圖像截取與紗線 主體對應的低頻成分，對截取出的低頻成分進行二維傅立葉逆變換，由此輸出紗線主體的 圖像，根據輸出的紗線主體的圖像求出紗線直徑。此外優選的是，在紗線特性計算步驟中，根據所述傅立葉變換數據的低頻側峰值 的寬度求出紗線直徑。本說明書中，有關紗線的計測裝置的記載也直接適用於紗線的計測程序及計測方 法，有關紗線的計測程序的記載也適用於紗線的計測裝置。發明效果本發明中，將紗線的數字圖像變換為傅立葉變換數據或自相關函數數據。紗線的 傅立葉變換數據包含與紗線直徑、毛羽量對應的數據，由此求出紗線直徑。此外自相關函數 數據中的相關寬度與紗線直徑對應，相關距離極短的信號的強度與毛羽量對應。因此在本發明中，若通過數位相機等取得紗線的數字圖像，則僅通過數位訊號處理就能夠求出紗線 直徑及毛羽量，不需要特別的光學系統。而且，即使對於半透明的紗線，如果能夠拍攝數字 圖像，則也能夠求出紗線直徑及毛羽量。此外不需要紗線主體和毛羽的邊界之類的微細的 數據。此處對紗線的數字圖像進行二維傅立葉變換，通過濾波器截取低頻成分，並進行 傅立葉逆變換後，就得到僅紗線主體的圖像。然後求出紗線主體的圖像的寬度後，就可以可 靠地求出紗線直徑。通過濾波器從二維傅立葉變換數據截取高頻成分，並進行傅立葉逆變換後，就能 夠求出僅毛羽的圖像，由此能夠求出毛羽量。而通過求出的紗線直徑和紗線的紋理，生成紗線的三維模型，將其用於編織物的 模擬後，就能夠正確地模擬編織物。紗線的二維傅立葉變換數據中，與紗線主體對應的峰值出現在低頻側。因此能夠 根據該峰值波形自動生成用於分離紗線主體和毛羽的濾波器。


圖1是實施例的紗線的計測裝置的框圖；圖2是表示實施例中的對於紗線圖像基於二維傅立葉變換進行的處理的圖；圖3是表示實施例中的對於紗線圖像基於一維傅立葉變換進行的處理的圖；圖4是表示實施例中的濾波器的生成的圖；圖5是表示試驗例中使用的紗線圖像的圖；圖6是表示圖5的二維傅立葉變換數據的圖；圖7是表示根據圖5的數據通過二維傅立葉逆變換得到的紗線主體圖像的圖；圖8是表示根據圖5的數據通過二維傅立葉逆變換和二值化得到的毛羽圖像的 圖；圖9是實施例的紗線的計測程序的框圖；圖10是表示將實施例應用於紗線直徑的管理中的例子的框圖。標號說明2計測裝置4總線6數位相機8彩色監視器10鍵盤12彩色印表機14滑鼠16網絡接口 18 22圖像存儲器24傅立葉變換部25傅立葉變換圖像存儲部26濾波器生成部27 二值化部28計數器30程序存儲器 32紗線模型生成部34模擬部36編織數據存儲部40，41紗線主體圖像42，43毛羽圖像44紗線主體區域46毛羽區域48中間區域50、51濾波器52、53紗線主體圖像54、55毛羽圖像56紗線主體區域58毛羽區域59、60濾波器80紗線的計測程序81 二維傅立葉變換指令82濾波指令83 二維傅立葉逆變換指令
84 二值化指令85計數指令90紗線91、92輥94存儲裝置
具體實施例方式以下展示用於實施本發明的最優實施例。實施例圖1 圖10中，表示了實施例的紗線的計測裝置2和紗線的計測程序80。圖1中， 4是總線，6是彩色數位相機，也可以是彩色掃描設備等，8是彩色監視器，10是鍵盤，12是彩 色印表機，14是滑鼠。也可以代替滑鼠14而使用軌跡球、操縱杆、記錄針等。16是網絡接 口，輸入輸出各種程序、數據等，18 22是圖像存儲器。其中，圖像存儲器18存儲由數碼相 機6拍攝的紗線的彩色圖像，圖像存儲器20存儲通過傅立葉變換從紗線的圖像分離出的紗 線主體的圖像，圖像存儲器22存儲通過傅立葉變換從紗線的圖像分離出的毛羽的圖像。傅立葉變換部24將紗線的彩色圖像變換為二維傅立葉變換圖像。作為變換前的 前處理，傅立葉變換部24將彩色圖像例如變換為亮度的圖像，也可以代替二維傅立葉變換 而採用一維傅立葉變換。此外在像混色紗線那樣紗線的顏色特別重要的情況下，也可以例 如對RGB的各成分逐一實施二維傅立葉變換。紗線的傅立葉變換圖像存儲在傅立葉變換圖 像存儲部25中。傅立葉變換部24也進行二維傅立葉逆變換，對通過濾波器處理後的圖像 進行二維傅立葉逆變換，生成紗線主體的圖像和毛羽的圖像。濾波器生成部26生成用於從 傅立葉變換圖像分離紗線主體和毛羽的濾波器。二值化部27對傅立葉逆變換後的圖像進 行二值化，特別是將毛羽圖像二值化。計數器28對於毛羽的圖像及紗線主體的圖像對像素 數進行計數，對於紗線主體求出紗線直徑、紗線直徑的分布或變動圖案，對於毛羽求出毛羽量等。程序存儲器30存儲紗線的計測程序80等，紗線模型生成部32使用通過計數器28 求出的紗線直徑以及圖像存儲器18中存儲的紗線紋理，生成紗線的三維模型。模擬部34 使用生成的紗線模型，對於由編織數據存儲部36存儲的編織數據以表現針織服裝的各個 線圈的方式進行模擬。圖2表示實施例中的處理的概要。設紗線的短邊方向為χ方向，長邊方向為y方 向。通過數位相機6得到的圖像包含紗線主體圖像40和毛羽圖像42，在圖像40、42的中間 包含紗線主體和毛羽混雜的圖像。對該圖像實施二維傅立葉變換後的二維傅立葉變換圖像 中，紗線主體區域44包含在低頻區域中，高頻區域中包含毛羽區域46，在其之間包含中間 區域48。以下，ω表示沿χ方向的頻率，φ表示沿y方向的頻率。此外進行傅立葉變換的 頻率的範圍根據毛羽區域46的高頻側的端部確定。傅立葉變換數據具有實數成分和虛數 成分兩部分，但也可以取而代之使用功率譜。例如設實數成分為Re( )、虛數成分為I (ω) 時，功率譜 Ρ(ω)由(Re2(co)+I2(co))1/2 賦值。對於二維傅立葉變換圖像，利用僅使紗線主體區域44通過的濾波器50取出與紗 線主體對應的頻率成分，並進行二維傅立葉逆變換後，得到紗線主體圖像41。同樣地，應用 僅使毛羽區域46通過的濾波器51，並實施二維傅立葉逆變換後，得到毛羽圖像43、43。並且 濾波器50例如僅使沿ω方向的低頻成分通過，濾波器51僅使沿ω方向的高頻成分通過。 利用濾波器50通過的頻率的寬度越窄，則得到的紗線主體圖像41越平滑，相反，如果使利用濾波器50通過的成分的寬度較寬，則能夠將紗線主體的微細的凹凸、扭轉等反映在紗線 主體圖像41中。實施例中在利用濾波器50通過的頻率的兩端與利用濾波器51截去的頻 率的兩端之間設置間隙，除去中間區域48的頻率成分。但是也可以不除去中間區域48，使 利用濾波器50截去的頻率的外側全部在濾波器51中通過。接著，對於紗線主體41，若沿χ方向對寬度進行計數，則能夠求出紗線直徑。或對 與紗線主體對應的像素的總數進行計數，並除以紗線主體的長度方向的像素數後，就能夠 求出紗線直徑。此外若在各種位置求出紗線直徑，並求出其平均值和分散、異常值等，則能 夠求出扭轉或疙瘩等導致的紗線直徑的變動程度。毛羽圖像43 —般為較淺的圖像，因此例 如通過二值化而將毛羽和背景分離，並對與毛羽對應的像素數進行計數後，就能夠求出毛 羽量。為了求出毛羽量，既可以對與毛羽對應的像素的總數進行計數，也可以在沿χ方向的 多條線上對與毛羽對應的像素數進行計數。此外通過未圖示的參照表等在每個頻率將與毛 羽對應的高頻側的傅立葉變換成分變換為毛羽量，並相對於頻率進行加法計算，則也能夠 求出毛羽量。實施例中採用二維傅立葉變換，但也可以採用一維傅立葉變換。對於一維傅立葉 變換的情況，由於沒有圖2的y方向的處理，因而容易理解。圖3的52是紗線主體圖像，在 其周圍存在毛羽圖像54。將其沿紗線的寬度方向進行一維傅立葉變換後，就得到紗線主體 區域56和毛羽區域58。接著利用濾波器59截取與紗線主體對應的頻率成分，利用濾波器 60截取與毛羽對應的高頻成分。然後實施傅立葉逆變換後，就得到紗線主體圖像53和毛羽 圖像55。另外圖3中雖然設定了矩形狀的濾波器，但也可以採用使透過率平滑變化的濾波
ο圖4表示濾波器的生成。紗線主體的圖像在頻率0的附近具有峰值，峰值寬度與紗 線直徑對應。根據傅立葉變換中的紗線主體區域56的峰值形狀確定濾波器59、60的頻帶。 例如求出紗線主體區域56的峰值的半值寬度α，將其與第一係數相乘，得到用於截取紗線 主體區域56的帶寬β。此外同樣地將其與第二係數相乘，則得到用於截取毛羽區域58的 第二帶寬Y。帶寬β用作低通濾波器，帶寬Y用作高通濾波器。除此以外，通過使用紗線 主體區域56和毛羽區域58之間的過零點，或通過外推紗線主體區域56中的峰值的線並使 用過零的點等，能夠求出取代半值寬度α的值。另外將紗線主體的數字圖像用寬度D的矩 形表示時，其傅立葉變換大致變為sine (f ^DhMasinc(X)由Sin(X)/χ賦值。若圖4中 可得知紗線主體的峰值寬度，則求出D、即紗線直徑，不進行傅立葉逆變換也能夠求出紗線 直徑。圖4的數據是一維傅立葉變換數據，但也可以根據二維傅立葉變換數據中的ω為0 附近的低頻側峰值的ω方向的峰值寬度求出紗線直徑。此外也可以沿Φ方向使二維傅裡 葉變換數據平滑化或進行加法計算，作為圖4的一維傅立葉變換數據。圖5 圖8表示紗線圖像的處理結果。圖5是通過數位相機拍攝的紗線圖像，圖6 是對其進行二維傅立葉變換後的圖像。另外圖6中以ω和φ表示軸的方向。圖7表示利 用濾波器處理圖6的圖像而僅截取低頻側的紗線主體區域，並對其進行二維傅立葉逆變換 後的圖像，這是使紗線主體的表面平滑化後的圖像。該圖像充分清晰，能夠算出紗線直徑。 另外也可以對圖7的圖像實施二值化後算出紗線直徑。圖8的圖像是對圖6的圖像應用濾 波器來提取毛羽區域的頻率成分，並在對其進行二維傅立葉逆變換後進行二值化後的毛羽 的圖像。另外毛羽圖像與紗線的主體圖像相比較暗，使二值化的閾值對於毛羽比紗線主體
8低。然後，若對圖8的白色像素數進行計數，則能夠求出毛羽量。確定紗線主體的直徑後，就能夠生成紗線模型。紗線模型能夠以例如4稜柱、6稜 柱等的柱體表示，將其表面分割成多邊形，沿多邊形的邊使紗線模型彎曲，形成線圈。確定 紗線直徑後就確定了 4稜柱、6稜柱的直徑，因此就得到了紗線表面的多邊形。紗線的紋理 通過數位相機進行拍攝即可，因此對其進行紋理映射。圖9表示紗線的計測程序80。二維傅立葉變換指令81對於紗線的數字圖像進行 二維傅立葉變換。濾波指令82從傅立葉變換後的圖像生成濾波器，並生成用於截取紗線主 體的濾波器和用於截取毛羽的濾波器。二維傅立葉逆變換指令83對濾波後的傅立葉變換 數據進行傅立葉逆變換，分離為紗線主體圖像和毛羽圖像。二值化指令84對於這些圖像實 施二值化，如上所述對於紗線主體圖像也可以省略二值化。計數指令85通過對與紗線主體 圖像、毛羽圖像中的紗線對應的像素數進行計數等，對紗線直徑、毛羽量進行計數。此外對 於傅立葉變換和傅立葉逆變換，處理的內容是通用的，能夠使它們的處理大部分通用化。圖10表示應用於紗線的品質管理的應用例。90是紗線，91、92是給紗用的輥，通 過數位相機6對紗線的圖像進行拍攝。為了得到正確的圖像，優選在拍攝時使輥91、92停 止而拍攝靜止圖像。對於拍攝到的圖像通過計測裝置2例如求出紗線直徑，將紗線直徑存 儲於存儲裝置94。然後根據求出的紗線直徑的分散、異常值的有無等，對紗線90進行品質 管理。也可以通過計測裝置2測定毛羽量，將其也存儲於存儲裝置94，同樣地對毛羽量進行 品質管理。在實施例中可以得到以下的效果。(1)僅需要數位相機6作為信號處理前的硬體。而且能夠通過數位相機6拍攝紗 線的圖像即可，不需要正確的調整等。(2)能夠根據與紗線主體對應的低頻側的峰值形狀自動生成用於截取紗線主體的 濾波器和用於截取毛羽的濾波器。因此對於細的紗線和粗的紗線均能夠容易地處理。(3)由於不使用衍射光，因此即使對於半透明的紗線，也能夠測定紗線直徑及毛羽量。實施例中展示了傅立葉變換，但眾所周知，傅立葉變換與自相關函數具有類似的 性質。即代替實施例中的頻率而使用自相關函數中的相關距離，也能夠進行完全相同的處 理。例如紗線直徑D是自相關函數中的相關寬度，例如一維自相關函數中的長側的相關峰 值是紗線直徑。此外在自相關函數中相關距離為0和極短的成分的強度表示毛羽量。
權利要求
1.一種紗線的計測裝置，包括拍攝裝置，拍攝紗線的數字圖像；變換單元，用於通過 數位訊號處理求出所述數字圖像的傅立葉變換數據或自相關函數數據；以及紗線特性計算 單元，用於根據通過變換單元求出的數據求出所述紗線的紗線直徑或毛羽量。
2.根據權利要求1所述的紗線的計測裝置，其特徵在於，所述變換單元是將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為二維傅立葉變 換圖像的二維傅立葉變換單元，所述紗線特性計算單元包括濾波器，從二維傅立葉變換圖像截取與紗線主體對應的 低頻成分；傅立葉逆變換單元，對通過濾波器截取的低頻成分進行二維傅立葉逆變換而輸 出紗線主體的圖像；以及紗線直徑計算單元，用於根據輸出的紗線主體的圖像求出紗線直 徑。
3.根據權利要求1或2所述的紗線的計測裝置，其特徵在於，所述變換單元是將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為二維傅立葉變 換圖像的二維傅立葉變換單元，所述紗線特性計算單元包括濾波器，從二維傅立葉變換圖像截取與毛羽對應的高頻 成分；傅立葉逆變換單元，對通過濾波器截取的高頻成分進行二維傅立葉逆變換而輸出毛 羽的圖像；以及毛羽量測定單元，用於根據輸出的毛羽的圖像求出毛羽量。
4.根據權利要求2所述的紗線的計測裝置，其特徵在於，還設有用於通過求出的紗線 直徑和紗線的紋理生成所述紗線的三維模型的單元；以及用於使用紗線的三維模型來模擬 使用了所述紗線的編織物的模擬單元。
5.根據權利要求2所述的紗線的計測裝置，其特徵在於，還設有濾波器生成單元，用於 根據所述二維傅立葉變換圖像中的與紗線主體對應的低頻成分的峰值的波形生成所述濾 波器。
6.根據權利要求1所述的紗線的計測裝置，其特徵在於，紗線特性計算單元根據所述 傅立葉變換數據的低頻側峰值的寬度求出紗線直徑。
7.—種紗線的計測程序，用於紗線的計測，使計算機執行下述步驟變換步驟，用於通過數位訊號處理求出拍攝到的紗線的數字圖像的傅立葉變換數據或 自相關函數數據；以及紗線特性計算步驟，用於根據在所述變換步驟中求出的數據求出所述紗線的紗線直徑 或毛羽量。
8.根據權利要求7所述的紗線的計測程序，其特徵在於，在所述變換步驟中，將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為二維傅立葉 變換圖像，在所述紗線特性計算步驟中，通過濾波器從二維傅立葉變換圖像截取與紗線主體對應 的低頻成分，對截取出的低頻成分進行二維傅立葉逆變換而輸出紗線主體的圖像，根據輸 出的紗線主體的圖像求出紗線直徑。
9.根據權利要求7所述的紗線的計測程序，其特徵在於，在紗線特性計算步驟中，根據 所述傅立葉變換數據的低頻側峰值的寬度求出紗線直徑。
10.一種紗線的計測方法，包括如下步驟用於通過拍攝裝置拍攝紗線的數字圖像的步驟；變換步驟，用於通過數位訊號處理求出拍攝到的紗線的數字圖像的傅立葉變換數據或 自相關函數數據；以及紗線特性計算步驟，用於根據在所述變換步驟中求出的數據求出所述紗線的紗線直徑 或毛羽量。
11.根據權利要求10所述的紗線的計測方法，其特徵在於，在所述變換步驟中，將所述數字圖像沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為二維傅立葉 變換圖像，在所述紗線特性計算步驟中，通過低通濾波器從二維傅立葉變換圖像截取與紗線主體 對應的低頻成分，對截取出的低頻成分進行二維傅立葉逆變換，由此輸出紗線主體的圖像， 根據輸出的紗線主體的圖像求出紗線直徑。
12.根據權利要求10所述的紗線的計測方法，其特徵在於，在紗線特性計算步驟中，根 據所述傅立葉變換數據的低頻側峰值的寬度求出紗線直徑。
全文摘要
拍攝紗線的數字圖像，沿紗線的寬度方向和長邊方向變換為二維傅立葉變換圖像。通過濾波器根據二維傅立葉變換圖像截取與紗線主體對應的低頻成分，進行二維傅立葉逆變換而輸出紗線主體的圖像，根據紗線主體的圖像求出紗線直徑。能夠通過數位相機、掃描設備等簡單且正確地求出紗線直徑。
文檔編號G01B11/08GK102007368SQ20098011005
公開日2011年4月6日 申請日期2009年3月10日 優先權日2008年3月18日
發明者藤崎浩孝 申請人:株式會社島精機製作所