汪敬育

摘 要：作为世界上最大的棉花生产国、消费国和进口国，棉花对于我国的重要性不言而喻，而在棉花采摘、运输环节混入的异性纤维则往往会为棉花生产带来较大的危害，为此本文就棉花异性纤维含量的快速检测系统展开了具体研究，希望这一研究能够为我国棉花生产的自动化实现带来一定帮助。

关键词：棉花；异性纤维；快速检测

中图分类号：TP751 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0043-01

棉花异性纤维指的是棉花采摘与运输过程中混入的杂质，丙纶丝、头发丝、棉麻、羽毛等都属于棉花异性纤维的常见构成，在棉花异性纤维的处理中，如何进行快速的异性纤维存在量确定向来是困扰业界的难题，而为了能够实现这类问题的较好解决，正是本文就棉花异性纤维含量的快速检测系统展开具体研究的原因所在。

1 硬件结构总体设计

在就棉花异性纤维含量快速检测系统展开的研究中，可以应用由皮棉提升装置、开松装置、图像采集装置、风机、棉花收集装置、工控机六部分组成的硬件系统设计思路，而这六部分系統能够实现皮棉开松后呈蓬松状态进入输棉管道，棉花中的异性纤维就会由此较好暴露出来，而通过彩色CCD相机与黑白CCD相机组成的图像采集装置，就能够较高质量完成图像采集工作，工控机在接收到图像采集装置发送的图片后，棉花异性纤维含量的快速检测也将由此实现[1]。

2 关键部件调试

对于本文研究的棉花异性纤维含量的快速检测系统来说，风机选择及管道风速调试、相机及光源配置调试、软件算法与相机采集速度匹配调试都属于这一系统设计的关键。在风机选择及管道风速调试中，可以采用结合相关计算与系统整体设计思路确定了风机变频器频率30Hz，而风机的选择则需要考虑风量、风压、效率、价格等因素；而对于相机及光源配置调试来说，则需要选择Xcelera-CL PX4 Dual图像采集卡、PC-30-04K80-00线阵工业数字摄像机、S3-20-04K40-00-R线阵工业数字摄像机，而应用线阵相机的视场宽度计算公式“”，我们就可以进行具体的相机及光源配置调试，并确定610mm的相机视距；而对于软件算法与相机采集速度匹配调试来说，通过开展了相机行频与最大允许消耗时间的试验仿真，则可以得出7000Hz这一最佳相机行频[2]。

3 棉花异性纤维图像处理方法

对于本文研究的棉花异性纤维含量的快速检测系统来说，棉花异性纤维图像处理方法这一系统实现的关键，为此本文结合相关文献资料确定了图像采集、图像增强、图像分割、特征提取、棉花异性纤维分类五步骤的棉花异性纤维图像处理流程。（1）图像采集：对于图像采集环节来说，可以选择白纸条、红纸条、巧毛、红布条、红丙给丝、白丙绝丝作为试验材料。（2）图像增强：在图像增强环节中，噪声过滤、目标增强的图像预处理是这一环节的关键，为此本文研究采用了R、G、B三通道图像分别与灰度图像相减，得到图像后进行融合的图像增强方法。（3）图像分割：完成图像的增强后，我们还需要进行图像的分割，而考虑到阔值法、边界探测法、区域法等常见图像分割方面的特点与本文研究的需要，本文研究最终选择了单闽值法进行图像分割。（4）特征提取：在特征提取环节中，可以选择颜色、形状和纹理特征的特征提取环节实现方式，而三者的综合使用就能够较好应对各类异性纤维的特征提取，异性纤维分类的准确率也将由此实现较好提升[3]。（5）棉花异性纤维分类：上述环节结束后，棉花异性纤维分类这一环节就需要通过建立合理计量模型，真正实现棉花异性纤维含量精准确定，而通过应用统计学习理论基础上发展起来的支持向量机这一新的模式分别方法，就能够经过更为深入的分析确定采用径向基核函数、网格搜索法参数优化的棉花异性纤维分类。

4 软件系统设计

完成上述研究后，我们还需要就本文研究的棉花异性纤维含量的快速检测系统的软件系统进行设计，这一设计我们需要围绕该系统软件的开始检测功能、实验存图功能、进行训练与单张测试功能三方面展开。（1）开始检测功能：对于软件系统的开始检测功能来说，使用过程中我们需要通过软件界面的开始检测按钮，按照图像采集、图像分割、轮廓筛选、计算特征、支持向量机分类的流程完成具体的棉花异性纤维含量检测。（2）实验存图功能：对于软件系统的实验存图功能来说，我们需要应用实验存图按钮，并保证该按钮能够较好将每张检测到的图像存入计算机。（3）进行训练与单张测试功能：在进行训练与单张测试功能中，该功能能够通过检测模板的优化、丰富、参数校准为更高质量的棉花异性纤维含量检测实现提供支持。

5 结语

在本文就棉花异性纤维含量的快速检测系统展开的研究中，这一研究详细论述了硬件结构总体设计、关键部件调试、棉花异性纤维图像处理方法、软件系统设计等内容，虽然这些设计仅是作者脑海中没有付诸于实践的思路，但还是希望这一系统的设计思路能够为我国棉花生产的更好发展带来一定启发。

参考文献

[1]刘翔，何相呈，苏真伟，刘锋，王冬，顾其彪.棉花中白色异性纤维的激光成像快速检测方法[J].农业工程学报，2014，15：190-196.

[2]赵学华.基于自动视觉检测的棉花异性纤维特征处理方法研究[D].吉林农业大学，2011.

[3]常蕾.基于DSP的棉花异性纤维检测系统总体方案研究[J].中国纤检，2012，08：56-59.endprint