基于激光扫描的织物表面模型构建与结构参数测量方法研究

发布时间：2016-11-05 18:07

本文关键词：基于激光扫描的织物表面模型构建与结构参数测量方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

《天津工业大学》 2015年

基于激光扫描的织物表面模型构建与结构参数测量方法研究

程杰

【摘要】：织物表面分析与测量是纺织企业生产的重要依据,传统上主要依赖人工方法。人工方法不仅自动化程度低,而且测量效率和结果很大程度上依赖主观因素。二维图像分析方法是织物结构参数自动测量的基本研究方法,这种方法受光线条件的影响显著。本文以碳纤维织物为研究对象,采用三维处理技术构建了织物表面模型,在此基础上完成了对织物结构参数的测量。本文借助线结构光与关节臂扫描系统采集到了密集的织物点云。在扫描过程中,通过调整照明、分析织物组织循环图和选取恰当扫描范围的方法,在扫描阶段对采集点云的数据进行了合理控制。根据原始点云的不同形成原因和表现形态,实施了分类预处理。利用改进后的欧式距离平均值检测方法检测并剔除了对刻画表面特征无用的离群点,平均剔除率为1.895%。在深入分析各向同性与各向异性的滤波方法的基础上,利用Laplacian平滑、Taubin的λ／μ方法和迭代的双边滤波算法平滑了在误差允许范围内、经过预处理后能够用于描述织物表面的内点。实验表明,Taubin的λ／μ算法能在有效平滑的同时保持和增强纹理特征,处理碳纤维织物表面点云效果最佳。利用屏蔽泊松重建方法重建出了精细的织物表面。通过向重建输入点集中加入点云约束条件和梯度约束条件构建了尺度独立的屏蔽约束条件,并将所构建的屏蔽泊松方程作为移动立方体(MC)算法的输入方程。应用瀑布式多重网格解法求解了屏蔽泊松方程,运用渐近线优化方法消除了MC算法中构建三角形时存在的二义性问题。对比实验表明：屏蔽泊松重建算法对于织物表面模型具有最佳的处理效果。重建深度取11时,可以同时兼顾重建效果与运行效率。利用深度图和离散小波变换技术实现了碳纤维织物表面纱线宽度与经纬纱线密度的自动测量。首先,利用平行投影矩阵将三维点云投影到二维平面。接下来,利用灰度变换方法获得了理想的织物表面深度-灰度图。.由于深度-灰度图中的灰度由表面高度而不是光线决定,从而最大限度的去除了环境光、背景光等周围光线以及遮挡因素对表面造成的影响。最后利用小波变换技术提取出了纱线信息,完成了纱线宽度和经、纬密度计算。实验结果表明：本文重建出的织物表面模型较为准确；基于深度-灰度图与离散小波变换技术自动测量的织物结构参数结果可靠。

【关键词】：
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

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