專利名稱：平面構(gòu)型紡織品的疵點識別方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平面構(gòu)型紡織品的缺陷的一種識別方法和裝置。
從紡織研究期刊63(4)、244-246頁(1993年)和66(7)、474-482頁(1996年)分別題為“借助于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)對疵點進行評估”和“用一種人造神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自動檢驗紡織品疵點”提出的建議可知，根據(jù)這些建議，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可用來識別紡織品的疵點。這種方法首先確定網(wǎng)絡(luò)的一定輸入值。這些輸入值例如是在某一預(yù)定部位上織物的紗線之間的距離或整個織物上這種距離的平均值、所述距離的標準誤差值、從織物花紋經(jīng)傅里葉變換推導(dǎo)出的紗線質(zhì)量或強度值。這全部是測試值，它們必須首先從織物的數(shù)值中通過或多或少的范圍廣泛的計算求出。
這類方法的缺點之一是，它們都不很適用，以致識別各種織物疵點的前提必須首先進行計算。這樣就不可能從平面構(gòu)型紡織品中得出或推導(dǎo)出一種疵點識別系統(tǒng)用的、對平面構(gòu)型紡織品全部可能的各種類型的表面結(jié)構(gòu)足夠的輸入值。雖然這可用近似方法來實現(xiàn)，但必須確定很多不同的測量值，這樣多的測量值會引起相當(dāng)大的計算費用。為此必須使用很快和很貴的計算機。
所以，如各項權(quán)利要求特征部分所述，本發(fā)明旨在提出一種可迅速適應(yīng)各種各樣的平面構(gòu)型紡織品而又操作簡單的方法和裝置。
這個目的是通過熟練使用現(xiàn)代的價廉的和并行工作的計算機來實現(xiàn)的。平面構(gòu)型紡織品以熟知的方式例如逐行地通過一臺攝像機掃描供給一個存儲器。然后將亮度值或像點的強度或平面構(gòu)型紡織品的一分區(qū)域存入存儲器中。這樣，該存儲器在一定的時間就存有平面構(gòu)型紡織品的一段的圖象。從該存儲器中并行取出有關(guān)區(qū)域的值，并并行輸入一個事先已經(jīng)進行疵點識別訓(xùn)練的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中。該神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)作為結(jié)果說明是否在檢驗的區(qū)域內(nèi)存在某種疵點。這個結(jié)果被輸入另一個存儲器中，該存儲器在考慮在平面構(gòu)型紡織品上這個區(qū)域的位置的情況下存儲這個結(jié)果。當(dāng)檢測的區(qū)域逐漸覆蓋平面構(gòu)型紡織品的整個寬度，并從而對其縱向整個一段的平面結(jié)構(gòu)紡織品運行進行了檢驗時，則出現(xiàn)一個在測試段內(nèi)有關(guān)疵點的結(jié)論性的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，采用一個大家熟知的神經(jīng)分類器作為非線性的濾波器，并直接用一個相當(dāng)大的鄰域(例如10×100像素)的亮度值作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸入值，而不用附加的測量值。鄰域在面積構(gòu)型紡織品的表面上逐個像素地移動，從而實現(xiàn)濾波。在分類器的輸出端上產(chǎn)生一個濾波二進制圖象，在該圖象上清楚地顯示出疵點。借助于一個學(xué)習(xí)過程可自動確定濾波器結(jié)構(gòu)和濾波器參數(shù)，并這樣與任意的有花紋至小型圖案的表面匹配。這個學(xué)習(xí)過程可通過有疵點的大約20～100花紋圖案的樣品和一樣多花紋圖案的無疵點的樣品進行。通過對織物經(jīng)紗方向或緯紗方向定向的輸入鄰域的濾波器分成兩個神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)更有助于辨別經(jīng)紗疵點和緯紗疵點之間的差別。
本發(fā)明可達到的優(yōu)點特別在于一個這樣的裝置可由價廉的、簡單的、并行工作的和對神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)最理想的計算機構(gòu)成。通過全部輸入值的并行處理可達到很高的計算效率(例如幾千兆MAC(多累加))，所以也可在高的織物輸送速度情況下連續(xù)求出檢驗結(jié)果。這類計算機在很大程度上用一些硅芯片集成，并以附加印制電路板的形式用于個人計算機中。作為這類印制電路板的例子這里列舉Neucptic Technologies公司生產(chǎn)的PALM PC Board和Adaptive Solutions公司生產(chǎn)的CNAPS PCBoard。例如可高達120米/分的檢驗速度。
學(xué)習(xí)過程可借助于例如用肉眼看不出疵點的一段織物和有疵點的一段織物進行。此外，疵點識別的靈敏度可通過輸入值抽樣出來的區(qū)域的特別形狀和定位獲得提高。由于簡單的學(xué)習(xí)過程，對織物不同結(jié)構(gòu)的匹配能力很大。在簡單操作時不需要專門培訓(xùn)過的技術(shù)人員。本發(fā)明可用于有花紋和圖案的表面。
下面結(jié)合一個例子和參照附圖來詳細說明本發(fā)明。附圖表示

圖1表示具有不同特征的一種平面構(gòu)型紡織品的一部分示意圖；圖2表示一種非線性濾波器運算的示意圖；圖3表示有缺陷標記的平面構(gòu)型紡織品的圖形；圖4表示本發(fā)明裝置的示意圖；圖5表示該裝置的一部分示意圖。
圖1表示一種平面構(gòu)型紡織品1的一部分，在這里例如是一種織物，該織物由經(jīng)紗2和緯紗3構(gòu)成，但這里只示出了其中的很少幾根經(jīng)緯紗線。此外，示出了幾行4，例如這些行可由一個行攝像機來掃描。該攝像機這樣掃描織物1，使整個織物都被檢測。這些行4也可重疊排列，以便在行之間不留縫隙。此外，可看到區(qū)域5和6，它們各由72個分區(qū)域7和56個分區(qū)域8構(gòu)成。這兩個區(qū)域5、6只為一定的時間界定，所以在另一個時間雖然其形狀和大小相同，但則界定在另一個位置。用5a、5b和6a、6b表示另一個位置的另一些這樣的區(qū)域，其中連續(xù)的時間界定的多個區(qū)域5、5a、5b和6、6a、6b重疊。最好這些區(qū)域隨時間在箭頭9的方向內(nèi)在整個織物1的寬度上這樣延伸，而連續(xù)的區(qū)域5、5a、5b和6、6a、6b相互錯開一個分區(qū)域7、8。
圖2表示在一個平面13內(nèi)示意排列的一個具有輸入值14a、14b、14c等的存儲內(nèi)容，這些輸入值表示由一個傳感器或一個攝像機探測的織物的亮度或灰色值。在平面15內(nèi)表示出作為輸出值或結(jié)果的信號，從這些信號中，這里只能看出一個信號16，該信號最好可顯示兩種可能的狀態(tài)，即有疵點或無疵點。如果按照功能觀察這個圖示，則在平面13和15之間有一個非線性的濾波器運算。但這個圖示也可看成一種裝置的結(jié)構(gòu)。在這種情況中，用17表示中間計算機，用16表示輸出計算機。也可將輸入值14看成輸入神經(jīng)元、中間計算機17看成隱蔽的神經(jīng)元和把輸出計算機16看成神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸出神經(jīng)元。
圖3表示織物1一段的放大圖10。在圖上標出了兩個有疵點的區(qū)域11、12。這兩個區(qū)域由圖1的分區(qū)域組成，所以如圖可看出，多個分區(qū)域被一個疵點信號占用。并共同構(gòu)成區(qū)域11、12。
圖4表示本發(fā)明裝置的原理結(jié)構(gòu)。該裝置具有一個直接設(shè)置在織物20旁邊的攝像機21，例如CCD攝像機，或一般是一個光電換能器，它連接在一個存儲器22上。在該存儲器中，由多個并列的行4組成的信號存儲一定的時間，這些信號和行在存儲器中按照先進先出原理進行處理。該存儲器22連接在一個非線性的濾波器23上，該濾波器例如可作為計算機構(gòu)成，在該計算機中存入相應(yīng)的濾波器程序。該濾波器程序根據(jù)一個神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的原理構(gòu)成，所以，該濾波器23執(zhí)行分類器的功能。這個分類器連接在存儲器24上，在該存儲器中，存儲紡織品上對應(yīng)區(qū)域的疵點信號(或正好是無疵點信號)。在這里疵點信號也是在一定時間內(nèi)存儲在存儲器24中，而且同樣按先進先出原理處理。該存儲器24經(jīng)連接線25與一個位移傳感器或長度編碼器26連接。這樣沿織物20的攝像機21的瞬時位置有關(guān)的一個數(shù)據(jù)可輸入存儲器24中。為了顯示在織物20上的檢驗結(jié)果，在存儲器24上連接了一個顯示單元27，該顯示單元例如可作為打印器或顯示屏構(gòu)成。但也可用一個處理單元例如一臺計算機來代替顯示單元27，該處理單元處理另一類的存儲器24的內(nèi)容，即疵點區(qū)域如圖3的區(qū)域11和12與預(yù)先給定的標準進行比較，所以這些標準可與各種不同類型的疵點對應(yīng)。在織物的情況下，疵點例如可分成緯紗疵點和經(jīng)紗疵點。在圖3中，區(qū)域11表示緯紗疵點，而區(qū)域12則表示經(jīng)紗疵點。
圖5表示非線性濾波器23(圖4)的一部分。其中，該濾波器在這里作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它包括在第一層中設(shè)置的處理器30和第二層中設(shè)置的處理器35。與圖2比較，處理器30可看成是例如中間計算機17的結(jié)構(gòu)型式，而處理器35則可看成是輸出計算機或輸出神經(jīng)元16。處理器30由若干配有存儲器32的乘法器31構(gòu)成，這些乘法器全部連接在一個加法器33上。該加法器則用其輸出端連接在一個處理級34上，該處理級具有非線性的特性曲線。這些乘法器31與用來存儲輸入值14a、14b、14c等的存儲器24連接。處理器35按相同的方式構(gòu)成，但處理器30的處理級34與處理器35的乘法器31連接，它們具有輸出值的一個輸出端16。第一層的處理器30輸入一個區(qū)域的全部輸入值的所示的布置，在這里作為并行計算機來實現(xiàn)，該計算機由若干相同的處理器30、35組成。
本發(fā)明方法和裝置的工作原理如下參看織物1，首先在存儲器22中確定區(qū)域5、6，在該存儲器中或在與它連接的濾波器23中預(yù)先給出指令，這些指令確定從存儲器22的哪些存儲位置取出數(shù)值并作為濾波器23的輸入值輸入。一方面這些區(qū)域5、6應(yīng)具有平行于由攝像機21從織物1上記錄的行4的邊，另一方面這些區(qū)域最好也具有一個平行于該織物1結(jié)構(gòu)特征的主方向。在這種情況中，區(qū)域5在其主方向內(nèi)平行于緯紗3，而區(qū)域6則在其主方向內(nèi)平行于經(jīng)紗2。
為了調(diào)節(jié)濾波器系數(shù)或濾波器參數(shù)，接著進行一個學(xué)習(xí)階段。在這個階段中，攝像機21交替對著無疵點的區(qū)域和有疵點的區(qū)域。其中，每次都預(yù)先給定濾波器23顯示的結(jié)果。構(gòu)成該濾波器的計算機在一種模式中運行，在這種模式中，計算機不輸出結(jié)果，而是從結(jié)果和輸入值中適應(yīng)它的系數(shù)和參數(shù)。這些系數(shù)和參數(shù)作為輸出值首先預(yù)定任意的例如作為存儲器32中的值或處理級34的非線性特性曲線的參數(shù)，并通過學(xué)習(xí)過程根據(jù)預(yù)定的規(guī)則適配，所以，該濾波器收到一個確定的傳遞函數(shù)。在張緊一幅新的織物1、20時，這個過程最好不只是重復(fù)一次，而是每次都重復(fù)。
當(dāng)這個學(xué)習(xí)階段結(jié)束時，計算機內(nèi)的這個模式改變，而且疵點識別可在一幅垂直于箭頭方向9移動的織物1上進行。這意味著攝像機將按人所共知的、因而在這里不擬贅述的方式在箭頭方向9內(nèi)掃掠整個織物1，同時對行4進行光學(xué)掃描。其中，采集的亮度值或顏色強度輸?shù)酱鎯ζ?2，該存儲器例如同樣逐行地存儲這些值。區(qū)域5、5a、5b、6、6a、6b等等的所有分區(qū)域7、8的值從存儲器22中并行輸入濾波器23中，該濾波器對每個區(qū)域5、5a、5b、6、6a、6b都輸出一個輸出值、結(jié)果或信號(圖3)。這個最好是二進制的信號與由該區(qū)域得出的一個關(guān)于區(qū)域位置的數(shù)據(jù)一起輸入存儲器24中并在攝像機21為了采集幾行4所需的時間過程中存儲。這樣，在存儲器24中產(chǎn)生一個相當(dāng)于圖3所示的圖象10的信號存儲位置的占用。在圖象10中可識別出這些信號16，因為它們通常不是弧立的，而是成群出現(xiàn)，并組成在織物1內(nèi)顯示出一個疵點的區(qū)域11、12。這個圖象10也可在顯示單元27上顯示出來。
如果用一個處理單元代替顯示單元27，則這個處理單元可構(gòu)成計算機，該計算機可進行圖象分段，以便根據(jù)適當(dāng)?shù)姆椒ńM成區(qū)域的像素，這類方法例如在Rafael C.Gonzalez和Paul Wintz所著《數(shù)字圖象處理》一書中作了描述，見麻薩諸塞州Addison-Wisley出版公司1987年版。
如果非線性濾波器23具有圖5所示的結(jié)構(gòu)，則根據(jù)區(qū)域5、6選出的輸入值14a、14b、14c等等全部輸入第一層的每個處理器30中。所以每個處理器30具有乘法器與該區(qū)域具有的分區(qū)域一樣多。在這些存儲器中，輸入值14用存儲在存儲器32中的倍數(shù)相乘，然后在加法器中相加，于是產(chǎn)生一個由一個區(qū)域的全部輸入值組成的混合值。這個混合值通過處理級34的非線性特性曲線進一步改變。改變后的混合值重新輸入第二層的處理器35中，在該處這些混合值象在處理器30中那樣的相同方式進行處理。從而為每個區(qū)域在輸出端16上產(chǎn)生一個輸出值。這些輸出值輸入存儲器24中并在該處象在圖3中所示的那樣分布。
雖然本發(fā)明特別以一種織物為例進行了說明，但它對刺繡的或類似結(jié)構(gòu)的平面織物同樣適用。這時特別要注意區(qū)域5和6用其主軸平行于圖案的或針織品的凸出線。其中，區(qū)域5、6的主軸也可任意(不垂直)設(shè)置，而且必須為這些區(qū)域的延伸或移動選擇不同于箭頭9的另一個方向。
權(quán)利要求
1．平面構(gòu)型的紡織品(1)的疵點識別方法，其特征在于分別為一個區(qū)域(5、6)的多個分區(qū)域(7、8)測定每個分區(qū)域的亮度值，這些亮度值作為輸入值(14)并行輸入一個非線性的濾波器運算中，并作為濾波器運算的結(jié)果輸出一個信號(16)，該信號表示該區(qū)域是否有一個疵點。
2．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，一個區(qū)域(5)的所有分區(qū)域(7)構(gòu)成輸入值，并以一定的時間間隔構(gòu)成另外的區(qū)域(5a,5b)，這些區(qū)域與先前構(gòu)成的區(qū)域(5)重疊。
3．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，濾波器運算在一個能進行學(xué)習(xí)的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中進行。
4．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，區(qū)域(5,6)具有一個與平面構(gòu)型織物的結(jié)構(gòu)特征(2,3)平行的主方向。
5．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，輸入值從多個不同的定位區(qū)域(5,6)采集。
6．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，濾波器運算的濾波器系數(shù)一次地和隨機地預(yù)先給定并緊接著在一個學(xué)習(xí)過程中修改。
7．實施如權(quán)利要求1的方法的裝置，其特征在于，一個攝像裝置(21)和一個存儲器(22)的串接用于處理多個分區(qū)域的值，一個非線性濾波器(23)和一個存儲器(24)的串接用于處理與疵點有關(guān)的值。
8．按權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，作為非線性的濾波器(23)設(shè)置了一個作為分類器工作的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。
9．按權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)作為并行計算機構(gòu)成。
10．按權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，并行計算機由多個同類的處理器(30、35)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及平面構(gòu)型紡織品的疵點的一種識別方法和裝置。為了這種裝置可對各種各樣的平面構(gòu)型紡織品上迅速匹配和簡單操作,從該平面結(jié)構(gòu)紡織品采集亮度值并直接輸入一個作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的濾波器。
文檔編號D06H3/08GK1234115SQ97198967
公開日1999年11月3日 申請日期1997年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月20日
發(fā)明者R·洛伊恩貝格爾 申請人:澤韋格路瓦有限公司