1 背景介紹

棉花作為一種重要的原材料，在紡織工業(yè)中扮演著重要的角色。高光譜成像儀系統(tǒng)在棉花中異質(zhì)成分的檢測，然而，由于在棉花采摘，收購，加工過程中管理不善或者技術(shù)問題，導(dǎo)致目前我國棉花中混雜異性纖維問題突出，棉花中混雜的異性纖維比重雖小，但危害卻很大，這些問題給我國的棉紡市場的銷售和出口產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，給我國的紡織企業(yè)帶來了嚴(yán)重的損失。

棉花中混雜的異質(zhì)成分會導(dǎo)致如下問題：

1：紡織時，散落的異性纖維容易使棉紗斷頭，降低生產(chǎn)效率;

2：織布時，出現(xiàn)大量布面疵點，影響布面質(zhì)量;

3：染色時，因著色率不同，影響外觀;

1. 現(xiàn)存挑煉雜質(zhì)方法及缺點

這些棉花中混入的異質(zhì)纖維(俗稱“三絲”)，主要包括化學(xué)纖維，動物纖維和非棉性纖維，比如丙綸絲(俗稱“編織袋絲”)，塑料繩，薄膜，頭發(fā)絲，布條等。

國內(nèi)現(xiàn)有的企業(yè)一般采用兩種方法：人工挑揀和機(jī)器視覺分揀。

1)人工挑揀：人工挑選主要靠人力，除了在收購時把好關(guān)外，還需要在喂花前，人工挑選出棉跺中的挑選出異質(zhì)纖維。這種方法費時費力，效率和成本都很高，另外由于一些異質(zhì)成分和棉花非常相似，導(dǎo)致分揀效率不佳。

2)機(jī)器視覺分揀：機(jī)器視覺大大提高了檢出效率并有效的降低了誤檢率，但是，這些混雜成分中，有一些材料和棉花成分非常相似，且是白色或者無色的薄膜，因此對于機(jī)器視覺CCD 來說，這些成分的檢出效率就非常差。

2 改進(jìn)方法與結(jié)論

高光譜成像技術(shù)作為一項新型技術(shù)，有望解決上述方法中存在的缺陷，大大提高檢測效率并大幅降低企業(yè)成本。

實驗方法

將混有異質(zhì)成分的棉花放入分選儀暗箱內(nèi)的樣品臺，溴鎢燈照射，在1000-2500nm范圍內(nèi)采集，通過推掃成像獲取樣品的反射高光譜數(shù)據(jù)。

實驗結(jié)果

白線：透明薄膜 紅色：編織袋絲 綠色：羽毛 藍(lán)色：棉花

以下是各主成分分析結(jié)果：

結(jié) 論

通過對數(shù)據(jù)的分析處理，我們能夠看到在1000-2500nm波段范圍內(nèi)，對異質(zhì)成分的檢測效果非常好，主要原因是在此波段內(nèi)，異質(zhì)成分的特征光譜曲線有明顯的不同，因此，用高光譜成像儀系統(tǒng)在棉花中異質(zhì)成分的檢測非常容易分辨。未來通過大量實驗數(shù)據(jù)進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)維度，選擇合適的算法，配合高速相機(jī)，預(yù)期在紡織工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景。

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萊森光學(xué)-iSpecHyper-VS系列高光譜成像相機(jī)/便攜式高光譜成像系統(tǒng)主要技術(shù)特點

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萊森光學(xué)-iSpecField系列地物光譜儀主要技術(shù)特點

光譜范圍250-1100nm/250-1700nm/250-2500nm，固定全息光柵一次性快速掃描分光

2048像素面陣BT-CCD，256/512像元InGaAs，高像素雙路探測器同步測量，光譜精度高、分辨率高

主機(jī)與工業(yè)級觸控顯示手柄探頭一體化結(jié)構(gòu)，野外測量無需額外電腦，操作靈活

最短積分時間30微秒，測量動態(tài)范圍大，7吋高清觸控顯示遠(yuǎn)程觸發(fā)一鍵測量

內(nèi)置>800萬像素自動對焦攝像頭(相機(jī))、GPS、激光指示器、內(nèi)置光學(xué)快門控制

GPS定位、地物圖像、角度測量、距離測量、空氣溫濕度測量與光譜實時對應(yīng)同步

SpecAnalysis專用地物分析軟件，兼容ENVI、TSG、Arcgis等第三方工具軟件，嵌入了USGS數(shù)據(jù)庫和NDVI等13個植被指數(shù)

豐富測量光學(xué)配件：標(biāo)準(zhǔn)白板/灰板、葉片透射夾、礦物土壤專用探頭、手槍式光纖探頭、室內(nèi)太陽光源、視場角鏡頭、BRDF測量附件、透反射實驗室支架裝置、遠(yuǎn)程觸發(fā)器等可滿足野外和實驗室測量需求，可實現(xiàn)透射反射率、輻照度、輻亮度等測試

大容量電池，續(xù)航時間4-5小時，供電電池模塊可拆卸，可配置備用電池模塊，滿足長時間野外測量

　　審核編輯：湯梓紅