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高光谱相机在印花织物颜色分割与提取的研究

来源:赛斯拜克 发表时间:2023-09-07 浏览量:268 作者:awei

随着技术的不断发展,高光谱相机在许多领域得到了广泛的应用。特别是在纺织行业,这种相机的应用为印花织物的颜色分割和提取带来了新的突破。本文主要探讨了高光谱相机在印花织物颜色分割与提取方面的应用研究。

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高光谱相机在印花织物颜色分割与提取的研究中具有重要应用。以下是高光谱相机在该领域的研究内容:

印花织物颜色分割

  1. 光谱信息采集:首先,利用高光谱相机捕获印花织物的详细光谱信息。由于高光谱相机能够获取连续且狭窄的光谱带,因此可以捕捉到织物上每种颜色的独特光谱特征。

  2. 颜色分割算法:基于获取的光谱信息,研究者可以开发或使用现有的颜色分割算法来区分印花织物上的不同颜色。例如,可以利用自组织神经网络(SOM)和密度峰值聚类(DPC)等算法,通过训练和学习,将具有相似光谱特征的颜色区域归类到同一类别中,实现颜色的自动分割。

印花织物颜色提取

  1. 颜色特征提取:在颜色分割的基础上,可以进一步提取每种颜色的特征。这些特征可能包括光谱反射率、色彩饱和度、明度等,用于定量描述和识别不同的颜色。

  2. 颜色数据库建立:将提取的颜色特征存入数据库,形成印花织物的颜色库。这个颜色库可以用于后续的颜色匹配、检索和设计等工作。

总的来说,高光谱相机提供了丰富的光谱信息,有助于更准确地进行印花织物颜色的分割和提取。这对于纺织品设计、生产质量控制以及颜色管理等方面都具有重要的意义。


高光谱相机与印花织物颜色分析


高光谱相机是一种能够获取物体全方位信息的光谱设备。它通过将物体分解成数百个窄波段,并分别对其拍照,从而获取物体在各个波段的光谱信息。这种技术对于分析印花织物的颜色信息具有显著优势,因为颜色通常是由不同波长的光所决定的。

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在传统的颜色分析方法中,通常使用RGB颜色空间来描述物体的颜色。然而,RGB颜色空间并不能完全捕捉到物体的细微颜色变化。相比之下,高光谱相机能够提供更详细的光谱信息,使得颜色分割和提取更为精确。




高光谱相机在印花织物颜色分割中的应用


颜色分割是指将图像中的不同颜色区域进行区分和分类。通过使用高光谱相机,我们可以获取到印花织物的详细光谱信息,从而进行更精确的颜色分割。


一种常用的颜色分割方法是基于光谱角度映射(SAM)的方法。该方法通过计算图像中每个像素与目标颜色之间的光谱角度,将像素分类为最接近的目标颜色。此外,还有一些基于支持向量机(SVM)和深度学习的方法,能够在高维度的光谱信息中识别出不同的颜色区域。


高光谱相机在印花织物颜色提取中的应用


颜色提取是指从图像中提取出目标颜色的信息。在印花织物分析中,颜色提取对于质量控制、颜色配比以及染料用量等方面具有重要意义。


利用高光谱相机进行颜色提取时,可以采用多种方法。一种简单的方法是采用波长选择滤波(WSF)技术,通过选择特定波长的光透过或反射织物,从而提取出特定颜色的信息。此外,还可以采用一些复杂的算法,如主成分分析(PCA)、独立成分分析(ICA)等,对高维度的光谱信息进行处理,以提取出更丰富的颜色信息。


本研究应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用广东赛斯拜克科技有限公司产品SP130M进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。


高光谱相机SineSpec®系列

1、 高光谱成像的光谱一致性校正∶由于高光谱成像系统与分光光度计在几何结构和测色原理上的差异性,测量的光谱反射率存在不一致的现象。针对这一问题,提出了一种改进的R模型光谱一致性校正算法。算法的思想是,通过偏最小二乘回归从光谱反射率的所有波段中,选择一个具有校正精度最高的波段组合用于光谱一致性校正。实验结果表明,本文提出的算法在改善高光谱成像系统测量光谱一致性问题上优于传统的校正算法。

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  2、 纱线分割与颜色提取∶针对分光光度计无法直接测量单根纱线颜色的局限性,利用高光谱成像系统能够获取精细的光谱信息和空间信息,提出了一种基于弗雷歇距离光谱匹配的纱线分割算法。该算法利用背景像素光谱曲线与纱线像素光谱曲线的差异性,通过基于弗雷歇距离光谱匹配的方法分离出背景像素和纱线像素,从而将单根纱线从背景中分割出来。实验结果表明,该算法能够准确地分离出纱线,并在保留纱线边缘信息上优于其他算法。

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  3、 色织物颜色分割与提取∶针对色织物高光谱图像进行直接分割时存在运算量大的问题,提出了一种基于弗雷歇距离空间变换的色织物颜色分割算法。该算法首先通过弗雷歇距离空间变换后生成灰度图像,然后利用改进的分水岭算法对灰度图像进行分割,最后使用改进的K-均值聚类算法合并过分割区域,从而实现色织物颜色分割。实验结果表明,该算法能够准确地分割出多色织物中不同颜色的区域。

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  4、 印花织物颜色分割与提取∶由于印花织物含有丰富的颜色和复杂的图案,无法通过人眼直接确定颜色数。针对这一问题,提出了一种基于自组织神经网络(Self-OrganizingMaps Neural Network,SOM)和密度峰值聚类(Density Peaks Clustering,DPC)算法相结合的印花织物颜色分割算法。该算法先利用 SOM 神经网络对数据集进行初始聚类,将具有相似颜色特征的数据划分到同一神经元下,然后利用DPC算法对SOM神经网络输出层的神经元进行更深层次的聚类,最后使用聚类有效性评价指标确定最佳分割颜色数,从而实现印花织物颜色的自动分割。实验结果表明,本文提出的算法在颜色区域分割效果和执行时间上都要优于其他分割算法。

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结论


高光谱相机在印花织物颜色分割与提取方面的应用研究具有重要的意义。它不仅可以提高纺织行业的生产效率和产品质量,还可以推动相关领域的技术创新和发展。然而,如何进一步提高颜色分割与提取的精度和效率仍需继续研究。未来,随着技术的不断进步和应用领域的拓展,高光谱相机在纺织行业的应用将更加广泛和深入。



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