高光譜相機與棉花中異質(zhì)成分的檢測

高光譜相機是一種能夠獲取物體高光譜信息的成像系統(tǒng)。它通過在多個光譜波段下獲取圖像，得到物體在不同波段下的光譜信息，從而揭示物體內(nèi)部的物理和化學(xué)性質(zhì)。在棉花中異質(zhì)成分的檢測中，高光譜相機可以捕獲棉花的精細(xì)光譜特征，如頭發(fā)、丙綸絲和透明薄膜等異質(zhì)成分的光譜信息。

1.對于頭發(fā)的檢測，高光譜相機可以在近紅外波段下獲取棉花的圖像。由于頭發(fā)的光譜反射率與棉花存在明顯的差異，因此可以通過圖像處理技術(shù)，如閾值分割、邊緣檢測等，將頭發(fā)從棉花中分離出來。

2.對于丙綸絲和透明薄膜的檢測，高光譜相機可以在可見光和近紅外波段下獲取圖像。由于丙綸絲和透明薄膜的光譜反射率與棉花存在明顯的差異，因此可以通過圖像處理技術(shù)，如閾值分割、形態(tài)學(xué)運算等，將丙綸絲和透明薄膜從棉花中分離出來。

棉花中摻雜了不同種類的雜質(zhì)會引發(fā)以下問題：

1：在紡織過程中，如果有散落的異性纖維，會導(dǎo)致棉紗斷頭，從而降低生產(chǎn)效率。

2：在織布過程中，布面出現(xiàn)了很多疵點，對布面質(zhì)量產(chǎn)生了影響；

3：在染色時，由于著色率的不同，會對外觀產(chǎn)生影響。

目前存在的挑選和提純雜質(zhì)的方法以及各自的不足之處

以上這些棉花里摻雜了一些異種纖維，也叫做“三絲”。主要包括化學(xué)纖維、動物纖維和非棉纖維，例如聚丙烯紋絲（也稱為“編織袋絲”）、塑料繩、薄膜、頭發(fā)絲、布條等。

目前國內(nèi)企業(yè)通常采用兩種方法來處理物品分類：一是人工挑揀，二是機器視覺分揀。

1）人工揀選：人工揀選主要依靠人力，除了在采購時嚴(yán)格篩選外，還需要在飼料喂養(yǎng)之前人工揀選出棉絮中的異質(zhì)纖維。這種方法耗時費力，效率和成本都很高，另外由于某些異質(zhì)成分和棉花非常相似，導(dǎo)致分揀效率不佳。

2）機器視覺分揀：機器視覺技術(shù)能夠大大提高物品的檢測效率并有效地降低誤檢率。然而，在一些物品的混雜成分中，存在一些材料和棉花成分非常相似且顏色為白色或無色薄膜，這使得機器視覺CCD對于這些成分的檢測效率較低。

2個改進(jìn)方法和結(jié)論

作為一種新型技術(shù)，高光譜成像技術(shù)有望解決上述方法的不足之處，顯著提高檢測效率并大幅降低企業(yè)成本。

棉花中異質(zhì)成分檢測實驗

實驗方法

把混有不同成份的棉花放入分選儀暗箱內(nèi)的樣品臺，使用溴鎢燈進(jìn)行照射，以1000-2500nm范圍內(nèi)的推掃成像方式收集樣品的反射高光譜數(shù)據(jù)。

實驗結(jié)果

以下是每個主要成分的分析結(jié)果：

白色：無色透明薄膜

紅色：由編織袋纖維制成

綠色：羽毛制成

藍(lán)色：棉花制成

結(jié)論

經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析處理，我們可以看到在1000-2500nm波段上，對異質(zhì)成分進(jìn)行檢測表現(xiàn)極佳。這主要是因為在此波段內(nèi)，異質(zhì)成分的光譜曲線特征有明顯的不同，因此使用高光譜成像儀系統(tǒng)可以輕松地辨別棉花中的異質(zhì)成分。未來，通過大量實驗數(shù)據(jù)進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)維度，并選擇適當(dāng)?shù)乃惴ǎ浜细咚傧鄼C，預(yù)計會在紡織工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

優(yōu)勢與前景

使用高光譜相機檢測棉花中的異質(zhì)成分具有以下優(yōu)勢：

1.高光譜相機可以同時獲取棉花的圖像和光譜信息，提高了檢測的效率和精度；

2.通過對不同波段下的圖像進(jìn)行處理和分析，可以實現(xiàn)多種異質(zhì)成分的同時檢測，提高了檢測的全面性；

3.高光譜相機的應(yīng)用可以大大降低企業(yè)的檢測成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

結(jié)論

隨著科技的不斷發(fā)展，高光譜相機在棉花中異質(zhì)成分的檢測中的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢。它不僅可以提高檢測的效率和精度，還可以降低企業(yè)的檢測成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。未來，隨著高光譜技術(shù)的不斷發(fā)展和優(yōu)化，我們有理由相信它將在紡織工業(yè)中發(fā)揮更大的作用，進(jìn)一步推動紡織工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。