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高光谱成像系统检测棉花中的异质成分

1 背景介绍

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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。

Ø 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。

Ø 实验结果

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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:

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Ø 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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