織物懸垂三維形態測試軟件系統的研究與開發

織物懸垂測試器的研發是織物懸垂性研究領域中的一個重要分支。近年來，隨著數字化技術的不斷發展，利用計算機數字圖像處理技術測試織物懸垂性的已經成為當前織物懸垂性研究的熱點之一。但是通過對當前基于圖像處理技術懸垂儀的調研，發現對織物懸垂數字化測試方法的研究遠落后于對織物懸垂性能本身評價方法的研究。因此十分有必要開發出一個全面的、適用性廣泛的用于織物懸垂測試及分析的軟件系統。 首先，介紹了織物懸垂三維形態測試軟件的總體設計。軟件核心功能模塊有兩個部分，一個是計算機數字圖像處理模塊，該部分利用圖像處理技術提取反映織物懸垂性能的評價指標；另一個是織物懸垂三維曲面模擬模塊，這個部分主要利用計算機輔助幾何設計和計算機圖形學的有關理論技術對織物懸垂三維曲面建模并模擬其真實感圖形。 在基于圖像處理的織物懸垂性測試部分，提出了兩種織物懸垂投影圖像的定位的方法，通過這兩種方法獲取測試托盤的圓心坐標及半徑；然后通過圖像預處理、邊緣輪廓點采樣及邊緣輪廓點修正的方法提取織物邊緣輪廓點坐標序列。針對印花織物試樣的特點提出采用GVFSnake邊緣檢測模型來識別織物試樣邊緣輪廓，并且將這種邊緣檢測方法與前面所介紹的基于邊緣輪廓梯度掃描采樣的方法作了比較，認為雖然GVFSnake邊緣檢測模型適應性較強，但是由于其自身的復雜性導致無法在實際中使用。最后，首次提出采用最佳三角逼近的方法來擬合織物邊緣輪廓點序列，通過實驗證明該方法可以將對離散的邊緣輪廓點序列的分析轉化為對三角多項式函數的分析，使懸垂性能評價指標的提取更加容易和精確。 在織物懸垂三維曲面測試及模擬部分，首次提出用等高線結構光的方法來測量織物三維曲面的坐標。首先利用自行研制的三維懸垂測試儀產生等高線結構光投射在織物試樣曲面上，使之產生一條條明暗相間的等高線條紋，并將帶等高線條紋的織物試樣圖像輸入計算機。然后利用等高條紋識別算法采集等高線上的數據點，并恢復其三維坐標。設計了Bézier曲面擬合織物懸垂曲面三維坐標點的三維曲面建模方法，其處理流程包括數據點分割、參數化數據點、反求Bézier曲線控制點、Bézier擬合以及Bézier曲面的G1拼接。最后利用OpenGL三維圖形技術模擬了織物懸垂三維曲面形態。通過實驗發現僅白色試樣能夠比較形成比較理想的等高線條紋，對其他不能形成等高線條紋的織物試樣，提出了用形態控制參數近似地模擬其曲面三維形態的方法，并且給出了幾種試樣的模擬效果。 通過對圖像處理部分的誤差分析，得出了系統圖像處理部分的誤差值以及透視誤差的修正公式。 最后，在Windows平臺下，用MicrosoftVisualC++集成開發環境集成了各個功能模塊實現了織物懸垂三維形態測試軟件。