專利名稱：基于機器視覺的滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數測定方法
技術領域：
本發明涉及一種基于機器視覺的滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數方法，采用該方法可以準確計算出《AS/NZS 2040.1:2005 Performance of household electrical appliances-Clothes washing machines Part 1 :Methods for measuring performance, energy and water consumption》中附錄G規定的洗滌后的不規則形狀的織物磨損布的面積，進而計算出洗滌作用強度指數。該發明提出的方法相比于洗衣機制造商普遍采用的人工測量方法更加客觀、準確，能有效減少測試誤差。
背景技術：
滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數是通過一種加速磨損測試來測定滾筒式洗衣機對織物的清洗作用強度的性能評價方法，其評價指標洗滌作用強度指數可以反映洗滌過程對織物的磨損情況。因此，滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數是洗衣機制造商在對洗衣機性能評價時必不可少的測試指標。現有的測試方法是按照《AS/NZS 2040. 1 :2005 Performance of household electrical appliances-Clothes washing machines Part 1 :Methods for measuring performance, energy and water consumption》中附錄 G 夫見定的方法計算破損邊剪除后的磨損布試樣的面積相對其初始面積的減少比率作為洗滌作用強度指數。其中，磨損布初始試樣長度和寬度都為10厘米，是一個規則的正方形。而洗滌后，試樣邊緣脫落，并經修剪后試樣形狀可能會變為不規則。因此，不規則形狀試樣面積計算成為計算洗滌作用強度指數的難題。該發明采用機器視覺的方法，通過圖像分割可以精確計算出洗滌后磨損布試樣的面積，避免人工測量的誤差。
發明內容
本發明涉及一種基于機器視覺的滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數測定方法，實現織物洗滌過程中洗滌作用強度的精細客觀評價。基于機器視覺的滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數測定方法將通過硬件部分和軟件部分協作實現，硬件部分應可以實現磨損布試樣圖像的高精度獲取，軟件部分可以現實圖像的獲取、保存、裁剪，以及圖像的分割和洗滌作用強度指數的計算。在該方法中，分別對磨損布洗滌前后進行拍照，計算洗滌前后磨損布試樣圖像中磨損布面積的大小，進而計算出面積變化率，即洗滌作用強度指數做為參數評價洗滌磨損嚴重性。該方法克服了在洗滌后磨損布形狀不規則情況下，采用人工方法對磨損布試樣測量尺寸帶來的誤差和無法準確計算面積的難題。硬件部分應可以實現磨損布試樣圖像的高精度獲取，它主要由工業視頻套件(1)、 光源O)、數據傳輸導線(3)、計算機主機0)、顯示器(5)、光源控制器(6)、以及試樣放置、 工業視頻套件和光源安裝用的試樣臺(7)。工業視頻套件(1)由面陣彩色CCD相機、數據傳輸線和采集卡組成，是磨損布圖像采集的關鍵器件。其中，面陣CXD分辨率為2048X2048像素。光源( 和光源控制器(6)配合使用，滿足磨損布試樣圖像采集時，試樣表面亮度要求。光源控制器(6)可以調節光源的亮度。其中，光源( 應為LED條形光源，成對使用， 光源長度為60厘米，單個光源內LED排數為6排。軟件部分是一種計算機程序，可以與硬件部分配合使用，獲取試樣圖像，計算洗滌前后磨損布試樣圖像中磨損布面積的大小，計算出面積變化率，即洗滌作用強度指數做為參數評價洗滌作用強度。在軟件部分中，洗滌磨損布圖像分析功能可以通過程序開發環境實現，例如 MATLAB、Microsoft Visual C++、Microsoft Visual Basic 和 Delphi 的編程實現，也可以通過專用的數字圖像處理軟件進行二次開發實現。
在附圖中示意性地給出了本發明技術實施方式的主要示例，其中，圖1，洗滌后磨損布試樣圖像；圖2，洗滌后磨損布試樣分割后圖像；圖3，硬件機構部分組成示意圖；圖4，軟件部分主要功能示意圖。
具體實施例方式按照《AS/NZS 2040.1:2005 Performance of household electrical appliances-Clothes washing machines Partl :Methods for measuring performance, energy and water consumption》附錄A、B、C中要求確定洗滌測試條件和材料規格要求， 制定試驗測試方案。其中，每塊磨損布在洗滌前都采用圖3所示機器視覺系統拍照。磨損布試樣洗滌后自然晾干，并采用熨斗燙平后采用圖3所示機器視覺系統拍照。假設洗滌前磨損布為理想模型，初始試樣長度和寬度都為10厘米，是一個正方形，其面積為10000平方毫米。對洗滌前磨損布試樣采集圖像，并進行分割。假設試樣區域像素灰度值為1，非試樣區域像素灰度值為0。則可以計算分割后圖像中像素值為1的像素點個數作為磨損布洗滌前面積Atlt5假設洗滌后試樣，經分割后如圖2所示，計算分割后圖像中試樣區域內所包含數值為1的像素個數為A1，則洗滌后磨損布試樣面積可以用A1表示。則洗滌作用強度指數η 可以表示為公式(1)
An-A1…V= Λ⑴
Λ在式(1)中，同一試樣洗滌前后η越大，說明試樣磨損越嚴重。在圖3所示的機器視覺系統中，相機經過標定后，當直線長度為1厘米時，其長度方向包含72個像素點，即在實際尺寸比例尺為1厘米與72個像素等價。根據1厘米與72 個像素等價，可由磨損布試樣內包含像素點個數求得的洗滌前后磨損布試樣實際面積Atl和 A1，可以計算出試樣實際面積和洗滌作用強度指數η。按照《AS/NZS 2040.1:2005 Performance of household electrical appliances-Clothes washing machines Partl :Methods for measuring performance, energy and water consumption》附錄A、B、C中要求確定洗滌測試條件和材料規格要求， 制定試驗測試方案。在測試方案中，選擇家用滾筒式洗衣機，其最大洗滌容量為8KG，洗滌模式為快洗30分鐘，負載類型參見《AS/NZS 2040.1:2005 Performance of householdelectrical appliances-Clothes washing machines Part 1 :Methods for measuring performance, energy and water consumption》附錄C要求。當選擇負載重量為4KG時，洗滌磨損布試樣塊數為15塊，其編號參見表1。磨損布規格為“ P r 4 了 >夕口大COSMO 1100棉100% color no. 11寬度91. 4cm長度30m 一匹朿Ij L·吵)布”。具體洗滌參數為洗滌溫度為30°C，洗滌1次，漂洗3次，脫水1次，脫水轉速為800rpm，總洗滌時間為3%iin。 采用圖3所示機器視覺系統，對洗滌前磨損布試樣采集圖像，并進行分割，計算試樣洗前面積。同樣，計算洗滌后試樣面積，并根據公式(1)計算洗滌作用強度指數η，如表1所示。
表1滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數試驗數據
權利要求
1.一種基于機器視覺的滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數測定方法將通過硬件部分和軟件部分協作實現，硬件部分應可以實現磨損布試樣圖像的高精度獲取，它主要由工業視頻套件(1)、光源O)、數據傳輸導線(3)、計算機主機0)、顯示器(5)、光源控制器(6)、以及試樣放置、工業視頻套件和光源安裝用的試樣臺(7)。軟件部分可以現實圖像的獲取、保存、裁剪，以及圖像的分割和洗滌作用強度指數的計算。
2.根據權利要求1，工業視頻套件(1)應至少包括面陣彩色C⑶相機、數據傳輸線和采集卡。其中，面陣C⑶分辨率不小于2048X2048像素。
3.根據權利要求1，光源( 和光源控制器C3)配合使用，應滿足洗滌磨損布試樣圖像采集時，試樣表面亮度要求。光源控制器(6)應可以調節光源的亮度。其中，光源( 應為 LED條形光源，成對使用，光源長度不小于50厘米，單個光源內LED不少于4排。
4.根據權利要求1，計算機主機(4)應配有工業視頻套件圖像采集卡插槽或接口，至少可以通過VGA接口、DVI接口、USB接口、1394接口或PCI插槽、PCI-E插槽、ISA插槽、AGP 插槽中的一種方式將圖像采集卡與計算機主板相連接，實現圖像的采集和顯示。
5.根據權利要求1和權利要求4，工業視頻套件(1)和計算機主機(4)應與顯示器(5) 通過數據傳輸導線C3)相互連接，其中，顯示器( 應為彩色顯示器，能顯示RGB彩色圖像。
6.根據權利要求1和權利要求5，在硬件系統中，至少有兩根數據傳輸導線0)，可以分別實現圖像從工業視頻套件(1)到計算機主機，和圖像信息從計算機主機(4)到顯示器 (5)的傳輸。
7.根據權利要求1，硬件部分應包括試樣臺(7)，其可以用于安裝工業視頻套件(1)和光源O)，以及放置需要拍照的洗滌磨損布試樣。其中，放置試樣部分的試樣臺為正方形，尺寸應不小試樣面積的3倍。
全文摘要
本發明涉及一種基于機器視覺的滾筒式洗衣機洗滌作用強度指數的測定方法，實現織物洗滌過程中洗滌作用強度的精細客觀評價。基于機器視覺的洗衣機洗滌作用強度指數的測定方法將通過硬件部分和軟件部分協作實現，硬件部分應可以實現磨損布試樣圖像的高精度獲取，軟件部分可以現實圖像的獲取、保存、裁剪，以及圖像的分割和洗滌作用強度指數的測定參數的計算。該方法分別對磨損布洗滌前后進行拍照，計算洗滌前后磨損布試樣圖像中磨損布面積的大小，計算出面積變化率，即洗滌作用強度指數，以評價因洗滌造成的織物磨損。該方法克服了在洗滌后磨損布形狀不規則情況下，采用人工方法對磨損布試樣測量尺寸帶來的誤差和無法準確計算面積的難題。
文檔編號G01M99/00GK102494916SQ20111040723
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者劉建立, 王蕾, 王鴻博, 高衛東 申請人:江南大學