织物悬垂三维形态测试仪的系统软件设计

摘要

织物悬垂性是指织物因自重而下垂的性能，反映织物的悬垂程度和悬垂形态，是织物视觉风格和美学舒适性的一个重要方面。因此，对织物悬垂性进行研究具有十分重要的意义，相关测试仪器的研究又是其中一个重要方面。 本文简要回顾了织物悬垂性研究的主要研究方向与研究现状，介绍了织物悬垂三维形态测试仪的基本结构与测试原理，主要论述了织物悬垂三维形态测试仪的系统软件设计与实现过程。在VC++平台下完成了软件开发，设计的软件系统主要包括图像采集与参数控制、图像分析处理、三维图像重建与系统仿真及相关电气部件软件控制四大部分。 在图像采集与参数控制模块中，实现的主要功能有：识别出CCD摄像头，并与之建立连接；显示出摄像头采集到的图像；对动态图像截取、保存；CCD三基色分量增益控制；CCD传感器曝光时间控制；视频采集窗口的尺寸和图像预览窗口尺寸设置；图像的亮度、对比度、色调及饱和度调节。对图像进行预处理：包括图像增强、图像滤波和图像锐化等。 在图像分析处理模块中，实现的主要功能是：识别出图像中试样托盘的圆心；识别图像中试样的边缘轮廓信息：识别出波纹数；计算悬垂系数、美感系统、及波纹展开图；三维光栅图像的光栅条纹识别；计算相应像素点的高度信息，从而得到三维坐标数据；还有动态轮廓信息识别等。设计出了水平竖直投影的圆心定位算法，实现织物悬垂性图像的试样托盘中心定位。设计出了径向扫描算法，识别织物悬垂性图像的边缘轮廓，与传统的先用梯度算子再用轮廓跟踪的算法进行了比较。设计出了轮廓点采样与傅里叶级数函数逼近算法，识别织物悬垂性图像边缘轮廓的波纹数。 在三维图像重建与系统仿真模块中，实现的主要功能包括：三维图像重建的算法选择与实现；三维图像系统仿真；特殊试样测试的解决方案；测试操作过程说明等。设计出了光栅等高线条纹识别的半径线段与光栅求交算法，对光栅等高线进行定位，从而求得等高线处试样的高度。介绍了可视化仿真技术及三维仿真的常用算法与三维仿真图形库。建立了试样悬垂形态的贝塞尔曲面数学模型，应用贝塞尔曲面进行织物悬垂图像三维重建，得到织物悬垂形态的仿真曲面。 在相关电气部件控制模块中，实现了以下功能：步进电机的正反转控制、调速控制、启停控制；外接闪光灯曝光触发信号控制；测试操作过程的流程控制；测试数据管理；打印测试报告；透视误差修正等。对测试数据进行了简单有效地管理。允许用户在测试过程中进行交互。此外，设计了误差修正算法，对成像时的几何畸变误差和透视误差进行修正。 如果织物悬垂三维形态测试仪只有硬件设备没有配套的系统软件就无法完成测试。因此，本课题的目的和意义及重要性是十分明显的。对本软件系统进行功能扩充，完善数据库的管理，设计师要依据织物面料悬垂性选取布料时，在计算机屏幕前就可完成。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题的目的及意义

1.2织物悬垂形态的研究现状及主要方向

1.2.1织物悬垂的三维特性研究

1.2.2悬垂性测试的随机性

1.2.3动态悬垂性的研究

1.3织物悬垂性测试仪器的研究现状

1.4织物悬垂三维形态测试仪的研制

1.5主要工作内容

第二章悬垂性测试仪器与织物悬垂三维形态测试仪

2.1织物悬垂形态测试研究概述

2.1.1测定方法及仪器的研究

2.1.2悬垂性评价方法的研究

2.1.3织物的悬垂性与织物力学性能关系及仿真的研究

2.2常见织物悬垂性测试仪器概述

2.2.1 YG811型织物悬垂度测定仪

2.2.2 ZYF-1型织物悬垂测试仪

2.2.3 LFY-206型电脑织物风格测试仪

2.2.4 Cusick织物悬垂测试仪

2.3织物悬垂形态三维测试仪的基本原理与特点

2.3.1三维测试仪的基本原理

2.3.2三维测试仪的特点

2.4悬垂形态三维测试仪的误差分析

2.4.1非点光源造成的误差

2.4.2抛物反射面加工误差

2.4.3摄像头的成像误差

第三章测试仪系统软件功能构成

3.1图像采集与参数控制

3.1.1图像采集

3.1.2图像采集时参数控制

3.2图像分析处理

3.2.1静态边缘轮廓识别

3.2.2三维光栅信息识别

3.2.3动态轮廓信息识别

3.3三维重建与系统仿真

3.4相关电气部件控制

3.5测试数据的管理

3.6软件系统的总体框图

3.7数据结构的说明

3.7.1织物悬垂图像文件的存储结构

3.7.2操作织物悬垂图像的类库

第四章织物悬垂性评价的平面参数

4.1 CCD连接与图像截取

4.1.1 CCD连接

4.1.2图像截取

4.2图像预处理

4.2.1图像增强

4.2.2图像滤波

4.2.3图像锐化

4.3识别试样托盘中心

4.3.1圆心区域定位

4.3.2阈值分割

4.3.3定位圆心坐标

4.3.4标记试样托盘区域

4.4边缘轮廓识别

4.4.1梯度算子法

4.4.2径向扫描算法

4.5静态平面参数计算

4.5.1悬垂系数

4.5.2波纹展开图

4.5.3波纹数

4.5.4美感系数

4.6关于动态参数

第五章三维形态图像重建及系统仿真

5.1三维形态图像重建的方法

5.1.1光栅图像的平面参数

5.1.2识别光栅等高线

5.2三维系统仿真

5.2.1可视化仿真技术

5.2.2三维仿真图形库简介

5.2.3系统仿真数据处理方法

5.2.4织物悬垂三维形态仿真

5.3特殊试样的交互式测试

5.4测试数据管理

5.5打印测试报告

5.6步进电机与闪光灯控制

5.6.1步进电机控制

5.6.2外接闪光灯控制

5.7测试过程

5.7.1自动测试过程

5.7.2单步测试

5.7.3特殊试样的测试

5.8部分试样的测试结果

5.8.1部分试样的平面参数测试结果

5.8.2部分试样的三维形态测试结果

5.9关于误差修正

5.9.1几何畸变误差的修正

5.9.2透视误差的修正

第六章结论

主要参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果