阿克苏地区纤维检验所 新疆阿克苏市 843000
摘要：我国是人口大国，也是棉花生产、消耗大国。棉花中的异性纤维是影响棉花质量的主要因素。异性纤维主要是非棉纤维和非本色纤维，如羊毛、头发、化学纤维、塑料薄膜、麻绳、染色线(绳、布块)等。若不及时检测剔除异性纤维，在纺纱过程中会导致纱线断裂和出现疵点等问题，影响棉花的质量和价格。异性纤维检测是国内外纺织行业的研究重点，当前主要采用基于光学成像技术的检测方式。本文就应用光学成像技术检测棉花中异性纤维的研究进展 展开探讨。
关键词：棉花异性纤维；光源组合；光谱分析；光学成像；检出率
引言
棉花作为棉纺业的重要基础原料，对促进国民经济和生产发展具有重大意义。但是棉花中易掺杂异于棉花的异性纤维（简称异纤），会影响棉纺织品的品质和生产效率。因此，棉花异纤检测系统作为棉花异纤清除机的重要组成部分，其检测的准确性和快速性会影响棉花分拣的质量和效率。
1棉花异性纤维检验中存在的问题
人眼的识别能力是有限的。使用人眼分辨，必须保证光照度是适中、视觉目标移动速度慢、人眼对色彩细节的分辨能力强。如此，才能保证人眼有效分辨棉花中的异性纤维。但是，很多职工都达不到这一要求，只能够识别颜色差异过大、体积较大的异性纤维。若异性纤维本身的颜色与棉花颜色相近，人眼是无法准确辨别出来的。再者，人眼长期识别，会产生视觉疲劳，进而导致视觉误差，影响异性纤维的识别情况再者，我国各个棉花企业的棉花异性纤维检测方法存在下一定差异与不足，取样工作中的随机性不强，会导致检验结果出现误差。随着我国检验技术的发展与进步，目前棉花异性纤维检验的随机性不强问题已经得到了相应的解决。
2各类成像方法
异性纤维与棉花背景对比越明显，图像处理过程中对异性纤维特征提取和检测越准确。由于棉花中异性纤维种类较多，特性各不相同，在不同成像方法中呈现出的图像差别较大。目前主要采用的成像方法有可见光成像、紫外光成像、红外光成像和X光成像等。为满足不同成像系统的要求，要搭配不同的光源或不同光源的组合。同时，光源的角度、功率和数量都会对成像效果造成影响。
3红外小目标检测技术
通常情况下，场景中目标物体的红外辐射较强，从而在图像中形成局部显著区域，根据这一特征，许多研究人员通过搜索图像极值来检测目标。基于最小二乘向量机(LS-SVM)模型，设计了一种新型的小目标检测方法，它利用LS-SVM函数拟合图像块，然后使用2个高通滤波器和图像卷积来表达拟合后的极值，方法具有很高的运算效率。利用信息理论提出了一种基于自信息图的小目标检测方法。对应于前景目标的直接检测，间接检测方法首先预测图像背景，然后基于实际图像和预测背景之间的差异来突出目标区域。
4光学成像技术检测棉花中异性纤维中的应用
4.1基于X射线成像的检测方法
在数字射线照相技术中，X射线穿过异性纤维后到相应装置上转化为光信号被系统捕获，通过X光成像系统采集棉层的断层图像可获得异性纤维的三维信息。工业成像使用的X射线是在X射线管中产生的，X射线管是真空管。
通过加热真空管的阴极释放自由电子，并向阳极快速移动，撞击原子核后，释放能量形成X射线并沿靶面方向射出。采用以X射线为扫描光的显微断层摄影系统，生成异性纤维的三维断层X光图像，对图像进行阈值分割、特征提取和模糊分类，实现了棉花中异性纤维的检测和分类，准确率达到89%。使用SkyScan－1074型X射线扫描仪在20kV、1000A工作条件下扫描棉层，通过断层图像堆叠重建棉层三维图像，基于自适应阈值算法分割图像并对提取特征进行模糊分类，分类识别准确率达到96%。X射线具有很好的穿透性，对夹杂在棉层中间的异性纤维仍能进行成像且受棉层厚度的影响很小，但其设备价格较为昂贵，成像速度较慢，在实际生产中难以推广。
4.2籽棉扎前检验技术
现今，各大企业针对棉花异性纤维检验问题，提出了大量解决方案。经过临床试验后发现，解决棉花异性纤维最常用的方法便是在籽棉扎花之前检验出异性纤维，有效清除异性纤维，从而达到棉花异性纤维的检验目标。该技术主要是针对棉花混入异性纤维后，会增加之后的棉花检验难度。因此，很多临床试验表明，必须在籽棉扎花之前做好棉花异性纤维检验，有效清除棉花异性纤维。
4.3基于紫外光成像的检测方法
紫外光是电磁波谱中波长为10～400nm辐射的总称。低压汞灯是物体检测领域所用紫外光的来源之一，是一种气体放电光源，会在电路接通的瞬时产生高电压击穿汞蒸汽，汞原子向低能级跃迁产生紫外光。同时，由于紫外线LED灯的价格低、耗能少，也受到部分厂家的青睐。紫外光可使具有荧光特性的物体发光，基于此特性，使用紫外光光源可检测具有荧光效果的异性纤维。
5提高棉花异性纤维含量检验措施
（1）加大先进检测设备的研发力度。利用人工进行棉花异性纤维含量检验存在诸多弊端，因此需要不断加强自动化异性纤维检测设备的研发，最大限度地提升异性纤维的检测工作质量和工作效率。而要想实现这一工作目标，就要求政府职能部门提高重视程度，注重做好棉花异性纤维检测工作，加大对该行业的资金投入力度和政策扶持力度，给予相关检测设备研发企业一定的政策扶持，确保研发出来的科研成果能够转变成实实在在的生产力。（2）注重提升检验人员的专业素质。现阶段人工去除棉花异性纤维是最常用的手段，现有模式之下就需要我们从人的角度出发，注重提升检验人员的专业素质，发挥人在异性纤维检验中的关键作用。在长时间的棉花异性纤维检验工作开展过程中，能够发现部分检验人员的综合素质较差，工作不积极、不主动，专业理论知识储备不足，专业技能不过关。因此要求棉花检验部门应当采取有效措施，提升整体检验人员的综合素质，通过定期举办行业专家讲座和组织专业技能培训等多种形式来不断提升检验人员的专业理论知识储备和专业技能，保证其能够更好地适应新时期棉花异性纤维检验工作的要求。
结语
随着光学成像技术的不断发展，异性纤维的检测精度和检出率都有显著的提高。做好棉花的异性纤维含量检验是非常有必要的。棉花异性纤维的检验直接关系到棉花的质量，棉花加工后产品的质量。但我国现有的棉花异性纤维技术还有待提高，临床应继续深入探索。
参考文献
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