高光谱成像系统在纺织工业中的应用

1 背景介绍

棉花作为一种重要的原材料，在纺织工业中扮演着重要的角色。高光谱成像仪系统在棉花中异质成分的检测，然而，由于在棉花采摘，收购，加工过程中管理不善或者技术问题，导致目前我国棉花中混杂异性纤维问题突出，棉花中混杂的异性纤维比重虽小，但危害却很大，这些问题给我国的棉纺市场的销售和出口产生了严重的影响，给我国的纺织企业带来了严重的损失。

棉花中混杂的异质成分会导致如下问题：

1：纺织时，散落的异性纤维容易使棉纱断头，降低生产效率;

2：织布时，出现大量布面疵点，影响布面质量;

3：染色时，因着色率不同，影响外观;

1. 现存挑炼杂质方法及缺点

这些棉花中混入的异质纤维(俗称“三丝”)，主要包括化学纤维，动物纤维和非棉性纤维，比如丙纶丝(俗称“编织袋丝”)，塑料绳，薄膜，头发丝，布条等。

国内现有的企业一般采用两种方法：人工挑拣和机器视觉分拣。

1)人工挑拣：人工挑选主要靠人力，除了在收购时把好关外，还需要在喂花前，人工挑选出棉跺中的挑选出异质纤维。这种方法费时费力，效率和成本都很高，另外由于一些异质成分和棉花非常相似，导致分拣效率不佳。

2)机器视觉分拣：机器视觉大大提高了检出效率并有效的降低了误检率，但是，这些混杂成分中，有一些材料和棉花成分非常相似，且是白色或者无色的薄膜，因此对于机器视觉CCD 来说，这些成分的检出效率就非常差。

2 改进方法与结论

高光谱成像技术作为一项新型技术，有望解决上述方法中存在的缺陷，大大提高检测效率并大幅降低企业成本。

实验方法

将混有异质成分的棉花放入分选仪暗箱内的样品台，溴钨灯照射，在1000-2500nm范围内采集，通过推扫成像获取样品的反射高光谱数据。

实验结果

白线：透明薄膜 红色：编织袋丝 绿色：羽毛 蓝色：棉花

以下是各主成分分析结果：

结 论

通过对数据的分析处理，我们能够看到在1000-2500nm波段范围内，对异质成分的检测效果非常好，主要原因是在此波段内，异质成分的特征光谱曲线有明显的不同，因此，用高光谱成像仪系统在棉花中异质成分的检测非常容易分辨。未来通过大量实验数据进一步降低数据维度，选择合适的算法，配合高速相机，预期在纺织工业中有广泛的应用前景。

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　　审核编辑：汤梓红