[0039] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于图像处理的纺织混棉机控制方法进行详细说明如下。
[0040] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0041] 下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于图像处理的纺织混棉机控制方法的具体方案。
[0042] 基于图像处理的纺织混棉机控制方法实施例
[0043] 现有方法无法对多颜色纤维复合产品的混合效果进行评价的问题。为了解决上述问题，本实施例提出了基于图像处理的纺织混棉机控制方法，如图1所示，本实施例的基于图像处理的纺织混棉机控制方法包括以下步骤：
[0044] 步骤S1，获取混棉机试机状态时不同线速度下的混棉成品灰度图像；根据各线速度对应的混棉成品灰度图像，得到各线速度下混棉成品灰度图像对应的混合高斯模型。
[0045] 在混合机试机时，输棉帘的线速度有一定的范围，本实施例将混棉机按照线速度从小到大每次间隔为1/20线速度范围进行线速度递增生产，在混棉机出棉口设置工业相机，采集不同线速度下混棉成品图像，得到20张混棉成品图像。本实施例以一张混棉成品图像为例进行后续处理得到混合均匀度，其它混棉成品图像均可采用本实施例提供的方法得到混合均匀度。
[0046] 本实施例将混棉成品图像进行灰度化处理，对混棉成品灰度图像进行灰度直方图统计。灰度直方图表示每个灰度值在整张混棉成品图像上出现的概率，以灰度直方图中灰度值以及灰度值出现的概率为样本数据，根据这些样本数据利用EM算法拟合混合高斯模型，混合高斯模型中子高斯模型的个数K根据不同原料纤维种类数进行设定，本实施例中以纤维种类数为10为例，混合高斯模型中子高斯模型的个数K的值为10，每个子高斯模型代表一种原料纤维种类。设该混合高斯模型中的第k个子高斯模型的权重为wk，均值为uk，标准差为σk，(k＝1,2,...,K)。EM算法为公知技术，此处不再赘述。
[0047] 步骤S2，根据所述各线速度下混棉成品灰度图像对应的混合高斯模型，计算各线速度对应的混棉成品灰度图像中各像素点的灰度级标准差；根据各线速度对应的混棉成品灰度图像中各像素点的位置，计算各线速度对应的混棉成品灰度图像中各像素点的分布状态系数。
[0048] 本实施例根据混棉成品灰度图像中各像素点的混合高斯模型拟合结果，计算该混棉成品灰度图像中各像素点的灰度级标准差。对于该张混棉成品灰度图像中第i个像素点，将其记为Qi(i＝1,2,3,...,N)，将其对应的灰度值Ii输入拟合好的混合高斯模型中，输出的值为K个子高斯模型的值乘以其对应权重的累加和，即：
[0049]
[0050] 其中，Gk(Ii)为像素点Qi在第k个子高斯模型的输出值，wk为第k个子高斯模型的权重，Pi为像素点Qi的灰度值输入到混合高斯模型中得到的输出值。
[0051] 对于该混棉成品灰度图像中一个像素点Qi，其对应的灰度级标准差 的计算方式如下：
[0052]
[0053] 其中， 为像素点Qi的灰度级标准差
[0054] 至此，对于该混棉成品灰度图像中每个像素点都得到了其对应的灰度级标准差[0055] 本实施例对于该张混棉成品灰度图像中一个像素点Qi，衡量其分布状态的方式为评价该像素点相对于各种类的像素点的位置分布情况，具体方式如下：
[0056] 将该张混棉成品灰度图像上所有像素点根据混合高斯模型进行分类。对于一个像素点Qi，其灰度值为Ii，将其输入进混合高斯模型中，设每个子高斯模型乘以其权重后的值为：
[0057] pik＝wk*Gk(Ii)
[0058] 其中，pik为像素点Qi的灰度值Ii输入混合高斯模型中得到的第k个子高斯模型的输出值与该子高斯模型对应权重的乘积。对于一个像素点Qi会有pi1,pi2,...,pik,...,piK总共K个值，本实施例选择其中最大的一个，以其脚标ik中k的值作为其类别标签，记为Bi。此标签可能为1,2,...,K。对应了K个子高斯模型，此标签说明该像素点的灰度值属于哪个子高斯模型。
[0059] 混棉成品灰度图像上所有像素点均采用上述处理，混棉成品灰度图像上每个像素点对应一个类别标签Bi(Bi＝1或2或...或K)。
[0060] 本实施例对混棉成品灰度图像上所有像素点进行分类后，计算每个像素点的分布状态系数，具体方法如下：
[0061] 获取混棉成品灰度图像中每个像素点的位置像素点的位置：以该混棉成品灰度图像左上角为原点，像素所在行数为x，列数为y；将混棉成品灰度图像中相同类别标签的像素点作为一个位置集合，共得到K个位置集合。
[0062] 对于一个像素点Qi，将其位置(xi,yi)加入到不同的位置集合中，并计算新获得的K个位置集合的分布状态，即计算其位置相对于所有不同位置集合的分布状态。方法如下：对于一个新获得的位置集合，以像素点Qi位置为原点，作两条射线记为射线α和射线β，射线α和射线β的夹角为90°或180°，设为再分别计算这两条射线经过的位置集合中的像素点和像素点Qi的欧式距离，得到Dα和Dβ两个距离集合。将Dα和Dβ中的距离进行集合间做差并求绝对值，例如：对于Dα中的一个距离L1，计算L1与Dβ中所有距离差值的绝对值，取这些绝对值中最小的值作为此Dα中距离L1对应的集合间距离差，同理得到Dα中其它距离对应的集合间距离差。Dβ中的距离同理，计算其与Dα中所有距离的差值绝对值，并取最小的值，以此种方式计算Dα,Dβ中所有距离的集合间距离差，并统计这些距离差中小于距离差值容忍度的个数，计算此个数与总个数的比值，此比值即为分布状态f，分布状态f为0‑1之间的数。本实施例设置距离差值容忍度为3，具体应用中，根据实际需要进行设定。
[0063] 对于一个像素点Qi，将所有新获得的位置集合均按上述步骤计算其对应的分布状态，得到fi1,fi2,...,fik,...,fiK，其中，fi1为像素点Qi在第1个位置集合中的分布状态，fi2为像素点Qi在第2个位置集合中的分布状态，fik为像素点Qi在第k个位置集合中的分布状态，fiK为像素点Qi在第K个位置集合中的分布状态。本实施例根据像素点Qi在每个位置集合中的分布状态，计算像素点Qi的分布状态系数Fi，计算公式如下：
[0064]
[0065] 至此对于混棉成品灰度图像上每个像素点均对应一个分布状态系数，该分布状态系数为0‑1之间的数。
[0066] 步骤S3，根据所述各像素点的灰度级标准差和各像素点的分布状态系数，构建各线速度对应的混棉成品图像的标准差‑分布状态矩阵；根据所述各线速度对应的混棉成品图像的标准差‑分布状态矩阵，计算各线速度下混棉成品的混合均匀度。
[0067] 本实施例根据混棉成品灰度图像中各像素点的分布状态系数以及各像素点对应的灰度级标准差构建混棉成品图像的标准差‑分布状态矩阵，并进一步根据此矩阵计算混合均匀度。
[0068] 具体的，对于一个像素点Qi，其对应一个灰度级标准差 以及一个分布状态系数Fi。对于像素点Qi的灰度级标准差 本实施例将其进行归一化处理，所述归一化公式如下：
[0069]
[0070] 其中，γ为归一化系数，归一化处理后 的值为0‑1之间，本实施例中γ的值为0.11，具体应用中，γ的取值根据情况进行设定。
[0071] 本实施例基于混棉成品图像中各像素点对应的 和Fi，构建混棉成品图像的标准差‑分布状态矩阵，具体构建过程如下：
[0072] 对 Fi进行分级，由于二者均为0到1之间的数，则二者均按照同样方式分级，分级方式为[0,0.1]为级别1、(0.1,0.2]级别为2、...、(0.9,1]级别为10，构建的标准差‑分布状态矩阵如图2所示，其矩阵(m,n)位置元素值表示混棉成品灰度图像中归一化灰度级标准差级别为m且分布状态系数级别为n的像素点在灰度图像上出现的概率，以Y(m,n)表示。
[0073] 本实施例根据标准差‑分布状态矩阵，计算该线速度对应的混棉成品图像的混合均匀度，标准差‑分布状态矩阵中，Y(m,n)越大，即混棉成品灰度图像中灰度级标准差级别为m且分布状态系数级别为n的像素点出现的概率越大，说明混棉成品图像中各种成分的原料分布的越均匀，即混合均匀度越大。具体计算混合均匀度的公式如下：
[0074]
[0075] 其中，为混合均匀度，M为灰度级标准差级别的数量，N为分布状态系数级别，R为参数，R>M。本实施例中R的取值为11，因此 的取值为[1,100]。
[0076] 步骤S4，根据各线速度下混棉成品的混合均匀度的大小，调节混棉机输棉帘的线速度参数。
[0077] 本实施例采用上述步骤得到了20张混棉成品图像对应的混合均匀度，即一个线速度参数对应一个混合均匀度，这二者构成一个二元组，形式为 其中，v为输棉帘的线速度。输棉帘线速度有一定的范围，本实施例设置混合均匀度阈值为90，将所有混合均匀度小于混合均匀度阈值的二元组筛除，在剩下的二元组中挑选线速度v最大的作为最终混棉机输棉帘的线速度参数。混合均匀度阈值根据实际情况进行设定。本实施例实现了纺织混棉机的自动控制，同时也保证了生产效率。
[0078] 本实施例中采集混棉成品图像的数量、分布状态系数级别数量、灰度级标准差级别数量和级别范围，实施者可根据实际情况，自行设置采集混棉成品图像的数量。
[0079] 本实施例考虑到混棉成品可能是由多颜色纤维复合而成的，不同颜色的纤维的灰度级标准差不同，同种颜色的纤维在混棉成品图像中的分布越均匀越好。本实施例计算了各线速度对应的混棉成品灰度图像中各像素点的灰度级标准差；根据各线速度对应的混棉成品灰度图像中各像素点的位置，计算了各线速度对应的混棉成品灰度图像中各像素点的分布状态系数，根据各像素点的灰度级标准差和各像素点的分布状态系数，计算了各线速度下混棉成品的混合均匀度。为了实现纺织混棉机的自动控制，本实施例选取混合均匀度最大时对应的线速度作为混棉机输棉帘的线速度参数，实现了纺织混棉机的自动控制，同时也保证了生产效率。
[0080] 需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
