KR19990083893A - Automatic Evaluation System of Fabric Wrinkles and Seam Puckers and Their Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직물제품의 구김 및 심퍼커의 품질 평가를 자동화하고 상기 직물의 특성을 등급화 할 수 있는 새로운 표준을 확립하려는 것이다. 또한 섬유제품의 여러 인자들을 비 숙련자도 쉽고 정확하게 측정 할 수 있는 자동화장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention seeks to establish a new standard for automating the wrinkling of textile products and the quality assessment of simperkers and for ranking the properties of the fabrics. In addition, the present invention relates to an automated apparatus and method for easily and accurately measuring various factors of textile products.
섬유제품의 품질과 상품성을 결정하는 인자들은 감성적인 측면이 강하여, 주로 사람의 감각에 의존하여 비교하거나. 매우 불편한 시험법으로 평가하므로 실험자의 주관과 감정에 의해 일관성 있는 결과를 얻기 어렵다. 따라서 표준화된 새로운 검사법이 필요하다.Factors that determine the quality and merchandise of textile products have a strong emotional aspect, and are mainly compared to people's senses. As it is evaluated by very uncomfortable test method, it is difficult to obtain consistent results by subject's subjectivity and emotion. Therefore, new standardized test methods are needed.
이를 위하여 본 발명은 직물의 외관을 CCD 카메라로 직물 표면에 대한 정보를 얻은 후, 이미지 처리 기법과 직물 표면의 3차원 정보를 얻을 수 있는 알고리즘 개발을 통하여 직물 표면에 대한 정보를 획득한다. 획득된 데이터는 직물 표면의 거칠기를 등급화 할 수 있는 프랙탈 차원(Fractal Dimension)의 알고리즘 통하여 직물의 구김 및 심퍼커를 등급화하고 구김 및 심퍼커에 대한 품질 평가를 자동적으로 하는 발명품이다.To this end, the present invention obtains the information on the surface of the fabric through the development of an image processing technique and an algorithm for obtaining three-dimensional information of the surface of the fabric after obtaining information on the surface of the fabric with a CCD camera. The obtained data is an invention that grades the wrinkles and simperkers of the fabric and automatically evaluates the quality of the wrinkles and the simperkers through a fractal dimension algorithm that can grade the roughness of the fabric surface.
Description
본 발명은 직물의 구김(Wrinkle)과 심퍼커(Seam pucker)를 자동 평가 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 특히 CCD 카메라와 카메라에서 얻은 이미지를 컴퓨터 알고리즘을 통하여 분석하는 이미지 프로세싱, 그리고 등급을 객관적으로 부여할 수 있는 알고리즘으로 이루어진 직물 구김 과 심퍼커의 자동평가 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for automatically evaluating wrinkles and seam puckers of fabrics. In particular, the present invention relates to an apparatus and method for automatic evaluation of fabric wrinkles and simperkers, which are composed of CCD cameras, image processing for analyzing images obtained from cameras, and algorithms for objectively assigning grades.
일반적으로 직물의 구김이나 심퍼커의 평가는 주로 사람의 감각과 주관에 의존한다. 그 예로 도 1에서와 같이 표면의 구김(요철) 정도를 다르게 만든 5개의 프라스틱 판(AATCC Standard Wrinkle Replica 등급 1-5)과 평가 하고자 하는 직물 시료와 육안으로 비교 평가함으로서 직물에 대한 구김의 정도를 정수값으로 부여한다. 도 2의 방법은 직물 구김에 대한 단편적인 정보를 줄 수 있는 방법으로서 직물 시편을 접어서 일정 하중을 일정 시간 동안 누른 후 하중을 제거하여 회복되는 각도를 측정하는 몬산토(Monsanto) 방법 등을 사용한다.In general, the wrinkling of fabrics and the evaluation of the symperker depend mainly on the senses and subjectivity of the person. For example, five plastic plates (AATCC Standard Wrinkle Replica Grade 1-5), which have different surface wrinkles (unevenness) as shown in FIG. It is given as an integer value. The method of Figure 2 is a method that can give a piece of information about the fabric wrinkles Monsanto (Monsanto) method of measuring the angle recovered by removing the load after pressing a certain load for a certain time by folding the fabric specimen.
상기 두 방법은 사람에 의한 시각적인 직물 평가의 단점인 주관성, 낮은 신뢰성, 및 관찰자의 전문성 등의 한계를 극복하기 힘들다. AATCC 레프리카로 구김을 평가할 경우는 등급간의 구김 차이가 일정하지 않는 단점이 있다.Both methods are difficult to overcome limitations such as subjectivity, low reliability, and observer expertise, which are disadvantages of visual fabric evaluation by humans. When evaluating wrinkles with AATCC replicas, there are disadvantages in that the wrinkle difference between grades is not constant.
그리고 등급을 정수 차원으로 표현하기 때문에 구김에 대한 미세한 설명을 하지 못하고 있다.And because the grade is expressed in the integer dimension, it does not provide a detailed explanation of wrinkles.
상기 두 방법의 직물 평가는 주관적이고 데이터의 신뢰성에 대한 문제가 계속해서 대두되고 있다.Fabric evaluation of the above two methods is subjective and the problem of data reliability continues to arise.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 상용화된 CCD 카메라를 이용하여 직물의 구김 형태를 광학적인 비접촉식 3차원 방식으로 구김에 대한 영상정보를 얻은 후, 영상에서 필요한 직물의 3차원 정보를 이미지 프로세싱 및 광학적인 알고리즘의 개발에 의해 얻고 영상으로부터 얻어진 직물의 3차원 정보로부터 프랙탈 알고리즘을 적용하여 직물 구김 및 심퍼커에 대한 자동 평가 장치 및 그 방법을 이루는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.In order to solve the above problems, the present invention obtains image information about wrinkles of a fabric by using a commercially available CCD camera in an optical non-contact three-dimensional manner, and then image-processes the 3D information of the fabric required in the image. And an automatic evaluation apparatus and method for fabric wrinkle and simperker by applying a fractal algorithm from three-dimensional information of a fabric obtained by the development of an optical algorithm and obtained from an image.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 평가 및 분석 하고자 하는 직물 시료의 3차원 정보를 얻고 등급화 하는데 있어서, 직물 시료의 표면 정보의 전기적인 신호를 컴퓨터에 보내는 화상입력 수단, 직물 시료에 레이저 프로파일을 형성시키는 레이저 광 조사 수단, 직물 시료의 전체 정보를 얻기 위해 수평 이송수단에 의해 직물을 일정 간격으로 이송하는 단계, 화상 입력수단인 CCD 카메라를 보정 할 때 보정판의 이미지를 얻기 위해 필요한 할로겐 광 조사 수단, 레이저 광 조사의 프로파일을 CCD 카메라로 명확하게 얻기 위해 필요한 암실 수단, CCD 카메라로부터 들어오는 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호를 저장하고 처리하는 컴퓨터 수단의 단계, 상기 단계 후 직물 시료의 3차원 정보를 얻고 등급화 하기 위한 모든 단계를 자동적으로 처리할 수 있는 통합 장치 및 방법으로 이루어진 것에 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention, in obtaining and grading the three-dimensional information of the fabric sample to be evaluated and analyzed, the image input means for sending an electrical signal of the surface information of the fabric sample to the computer, the laser to the fabric sample Laser light irradiation means for forming a profile, transferring the fabric at regular intervals by horizontal conveying means to obtain the entire information of the fabric sample, halogen light required to obtain an image of the correction plate when calibrating the CCD camera as an image input means Irradiation means, darkroom means necessary for clearly obtaining a profile of laser light irradiation with a CCD camera, computer means for converting an electrical signal from the CCD camera into a digital signal and storing and processing the digital signal, after which Automatically take all steps to obtain and grade three-dimensional information It is characterized by consisting of an integrated device and method that can be processed by.
도 1은 American Association of Textile Chemists and Colorists(이하 AATCC) 표준 구김 레프리카(Standard Wrinkle Replica)의 1-5등급의 이미지를 나타낸 도면1 is a diagram showing images of grades 1-5 of the American Association of Textile Chemists and Colorists (hereinafter referred to as AATCC) Standard Wrinkle Replica
도 2는 Monsanto 회복각 측정장치를 나타낸 도면2 is a view showing a Monsanto recovery angle measuring device
도 3은 레이저를 이용한 광학적 3차원 비접촉 계측 시스템의 개념도3 is a conceptual diagram of an optical three-dimensional non-contact measurement system using a laser
도 4는 카메라 위치에 따른 모니터상의 레이저 프로파일을 나타낸 도면4 shows a laser profile on a monitor according to camera position.
도 5는 보정판의 흑백 이미지를 나타낸 도면5 is a view showing a black and white image of a correction plate
도 6은 보정판과 레이저을 이용한 카메라 보정 수단을 보여주는 도면6 shows a camera correction means using a correction plate and a laser;
도 7은 레이저가 만든 평면과 카메라의 광축의 직선과의 관계를 나타내는 도면Fig. 7 is a diagram showing the relationship between the plane made by the laser and the straight line of the optical axis of the camera.
도 8은 직물 구김과 심퍼커의 자동 평가 방법의 흐름도8 is a flow chart of a method for automatic evaluation of fabric wrinkles and simperkers
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 펜티엄 2의 퍼스널 컴퓨터 2, 10 : 흑백 CCD 카메라1: Pentium 2 personal computer 2, 10: monochrome CCD camera
3 : 슬릿광 레이저 4 : 직물시료를 놓는 구동 알리미늄 판3: slit light laser 4: driving aluminum plate to place textile sample
5 : 사각형 금속 박스 6 : 피사체 직물5: square metal box 6: subject fabric
7 : 일반 할로겐 렘프 8, 9 : 퍼스널 컴퓨터의 모니터7: general halogen lamp 8, 9: monitor of personal computer
11 : 보정판 12 : 보정판상의 사각형 격자11: correction plate 12: rectangular grid on the correction plate
13 : 보정판 이동하는 높이 14 : 이미지 좌표계13: height to move the correction plate 14: image coordinate system
15 : 카메라 광축이 이루는 직선 16 : 레이저가 만드는 평면15: Straight line formed by camera optical axis 16: Plane made by laser
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings as follows.
도 3은 직물 구김 과 심퍼커 자동 평가 장치 및 그 방법을 나타낸 구조도로서, 적색 파장의 슬릿 레이저(Slit Laser, 3)를 측정하고자하는 직물(6)의 수직 위에서 조사하고 CCD 카메라(2)를 레이저의 입사광과 일정각을 유지하고 이미지를 얻는다. 상기의 일정각을 유지하는 이유는 도 4에의 도면에서 알 수 있듯이 CCD 카메라와 레이저라인 간의 일정각을 유지함으로써 직물 표면의 요철의 정보를 얻을 수 있다. 즉, 수직위의 CCD 카메라에 의한 모니터 화면(9)에서보다 일정각을 유지한 CCD 카메라에 의한 전기적 신호를 나타내는 모니터 화면(8)에서 피사체의 3차원 정보를 잘 나타냄을 알 수 있다. 피사체의 3차원 정보를 얻기 위해 CCD 카메라를 일정각 기울여서 물체의 이미지를 얻기 때문에 도 5에서와 같이 원근현상이 뚜렷하게 생기고 또한 카메라 렌즈 자체는 물리적인 수차 및 왜률 등의 결합이 있다. 직물 시료의 3차원 정보를 얻기 전에 CCD 카메라의 보정 방법을 통해 상기 결합을 없앤다. 보정 방법의 과정을 살펴보면 다음과 같다.FIG. 3 is a structural diagram showing an automatic fabric wrinkle and simperker evaluation device and a method thereof, wherein a slit laser of red wavelength (Slit Laser) 3 is irradiated on the vertical of the fabric 6 to be measured and the CCD camera 2 is lasered. Maintain a constant angle with incident light and obtain an image. The reason for maintaining the above-mentioned constant angle is that as shown in the figure of FIG. 4, by maintaining the constant angle between the CCD camera and the laser line, information on the unevenness of the fabric surface can be obtained. In other words, it can be seen that the three-dimensional information of the subject is well represented on the monitor screen 8 representing the electrical signal by the CCD camera maintained at a constant angle than the monitor screen 9 by the CCD camera on the vertical plane. Since the image of the object is obtained by tilting the CCD camera at an angle to obtain three-dimensional information of the subject, as shown in FIG. 5, perspective is clearly generated, and the camera lens itself has a combination of physical aberration and distortion. The coupling is eliminated through the calibration method of the CCD camera before the three-dimensional information of the fabric sample is obtained. The process of the calibration method is as follows.
도 6에서와 같이 직물 시료를 이송하는 테이블 위에 일정한 사각 격자형으로 표시된 점들이 있는 보정판(11)을 CCD 카메라를 통하여 이미지를 얻는다. 이 때 보정판의 사각 격자형 점의 실제 절대 좌표값들(도 5의 흰 점들)을 이미 알고 있고 이 점들에 해당하는 이미지 좌표값(14)을 이미지 처리를 통해 찾고 각각 같은 점들의 대응관계를 설정함으로써 이미지의 모든 좌표값을 보정판의 실제 좌표값으로 전환할 수 있다. 좌표값들의 대응관계를 설정한 식은 다음과 같이 표현 할 수 있다.As shown in FIG. 6, an image of a compensating plate 11 having dots marked in a constant rectangular grid on a table for transferring fabric samples is obtained through a CCD camera. At this time, the actual absolute coordinate values (white points in FIG. 5) of the square grid point of the correction plate are already known, and image coordinate values 14 corresponding to these points are found through image processing, and the corresponding relations of the same points are set. Thus, all coordinate values of the image can be converted into actual coordinate values of the correction plate. The expression that sets the correspondence of coordinate values can be expressed as follows.
X = HYX = HY
여기서 X는 보정판의 평면 절대 좌표값, Y는 이미지의 평면 이미지 좌표값, 그리고 H는 변환 상수 값이다. 이때 H값은 보정판의 4개의 점의 좌표값과 이미지의 4개의 대응되는 좌표값을 알면 구할 수 있다. 상기 H값을 얻으면 이미지상에서 임의의 이미지 좌표값은 보정판에 해당하는 절대 좌표값을 찾을 수 있다. 도 5의 모든 사각형 격자에서 각각의 상수 H값을 구함으로써 정밀한 보정을 할 수 있다. 그리고 보정판을 도 6에서와 같이 일정 높이(h, 13)만큼 이동한 후 앞의 과정을 반복하여 각 사각형 격자에 해당하는H 값을 구한다. Hz=0과 Hz=h를 계산을 통해 얻은 후 Z=0 지점과 Z=h 지점의 평면에 각각 레이저 라인(Laser Line, 15)를 형성시킨다. 이 때 형성된 라인 프로파일의 공간상의 위치 절대 좌표값은 위에서 얻은 H 값의 적용을 통해 얻을 수 있다. 상기 방법을 통해 레이저 라인에 의해 형성되는 평면의 방정식(16)을 도 7에서와 같이 구할 수 있다. 즉, 레이저 라인은 직선성이 있기 때문에 Z=0 보정판에 형성된 레이저 라인과 Z=h 지점에 형성된 레이저 라인은 하나의 평면상에 있는 라인들이다. 그러므로 각각의 이미지에 형성된 각 라인의 공간상의 위치 좌표를 변환상수 H를 통해 구한 후 두 라인으로 이루어진 평면의 방정식을 구한다.Where X is the plane absolute coordinate value of the compensator, Y is the plane image coordinate value of the image, and H is the conversion constant value. The H value can be obtained by knowing the coordinate values of the four points of the correction plate and the four corresponding coordinate values of the image. When the H value is obtained, any image coordinate value on the image can find an absolute coordinate value corresponding to the correction plate. By correcting each constant H value in all the rectangular grids in FIG. Then, after moving the correction plate by a certain height (h, 13) as shown in FIG. After calculating H z = 0 and H z = h through calculation, laser lines 15 are formed on the planes of Z = 0 and Z = h, respectively. The absolute position coordinates in space of the formed line profile can be obtained by applying the H value obtained above. Through this method, the equation (16) of the plane formed by the laser line can be obtained as shown in FIG. That is, since the laser lines are linear, the laser lines formed on the Z = 0 correction plate and the laser lines formed at the Z = h points are lines on one plane. Therefore, the spatial position coordinate of each line formed in each image is obtained through the conversion constant H, and then the equation of the plane consisting of two lines is obtained.
상기 H 변환상수 값과 평면의 방정식을 구한 후 측정하고자하는 임의의 물체를 레이저 라인이 통과하는 곳에 놓으면 도 7에서와 같이 위치 O의 지점에 레이저 프로파일이 생긴다. 이 프로파일을 카메라에 의해 이미지를 얻고 도 7에 보이서 알 수 있듯이 레이저 프로파일 O점은 카메라 광축과 만나는 각각의 보정판의 지점 O1과 O2를 얻을 수 있으므로 직선의 식을 도출해 낼 수 있다. 상기 평면의 방정식과 직선의 식이 만나는 점을 통해 공간상의 좌표값을 구할 수 있다. 이 알고리즘은 기존 방법에 비해 정밀도가 매우 높으며 보정 과정을 쉽고 자동적으로 짧은 시간에 수행할 수 있는 기술로 고도의 정밀을 요하는 비 접촉 계측 산업에 적용할 수 있는 것이 특징이다.After obtaining the H conversion constant value and the equation of the plane, if any object to be measured is placed in the position where the laser line passes, the laser profile is generated at the point O as shown in FIG. This profile is imaged by the camera and as shown in Fig. 7, the laser profile O point can obtain points O1 and O2 of each correction plate which meets the camera optical axis, so that a straight line equation can be derived. Coordinate values in space can be obtained through the point where the equation of the plane and the equation of the straight line meet. This algorithm is much more precise than conventional methods and can be applied to the non-contact metrology industry, which requires high precision, because it can perform the calibration process easily and automatically in a short time.
측정하고자하는 직물 시료에 대한 전체적인 표면 정보를 얻기 위해 직물 시료를 CCD 카메라와 레이저 조사장치가 되어있는 곳을 이송수단(4)에 의해 통과시키면서 각각의 이미지를 얻는다. 즉, 레이저 라인이 통과하는 곳의 피사체의 높이 정보만을 얻을 수 있기 때문에 측정 시료를 일정 간격으로 이송수단에 의해 이동시킨다. 결과적으로 일정크기의 직물시료에 대한 높이 정보를 얻을 수 있다.In order to obtain the overall surface information of the fabric sample to be measured, each image is obtained by passing the fabric sample through the CCD camera and the laser irradiation device by the transfer means 4. That is, since only the height information of the subject where the laser line passes can be obtained, the measurement sample is moved by the transfer means at regular intervals. As a result, height information can be obtained for a certain size of fabric sample.
상기 얻은 높이 정보는 자연계의 불규칙한 형상과 거동을 분석하는 기법인 프랙탈 차수를 섬유제품의 품질 평가에 접목시켜 빠르고 안정적이며 신뢰성있는 결과를 얻어 낼 수 있도록 프로그램 하였다. 직물 표면의 3차원 형상데이터를 박스 카운팅 기법(Box Counting method)과 함께 큐브 카운팅 기법(Cube Counting method)을 섬유 제품과 같은 실제적인 대상물에도 활용할 수 있도록 알고리즘을 개발하여 적용하였다.(도 8은 상기방법의 흐름도)The obtained height information is programmed to obtain fast, stable and reliable results by incorporating fractal order, a technique for analyzing irregular shapes and behaviors of natural systems, into the quality evaluation of textile products. The algorithm has been developed and applied to the three-dimensional shape data of the fabric surface in addition to the box counting method (Cube Counting method) can also be applied to practical objects such as textile products. Flowchart of the method)
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 이미지 처리기법을 이용하여 섬유제품의 품질 평가를 자동화하여 새로운 표준을 확립할 수 있으며 섬유제품의 여러 인자들을 비 숙련자도 쉽고 정확하게 측정 할 수 효과가 있다.As described above, the present invention can establish a new standard by automating the evaluation of the quality of a textile product using an image processing technique, and it is effective to measure various factors of the textile product easily and accurately even by an inexperienced person.
본 발명은 기존의 섬유제품의 품질 평가가 사람에 의한 시각적인 평가로 이루어지므로 섬유제품의 품질에 신뢰성을 부여 할 수 없는 단점을 극복하고 측정자에 의존하지 않고 자동적으로 시험함으로써 신뢰성 및 원가 절감을 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한 제품의 데이터를 관리함으로써 섬유제품의 품질을 향상 시킬 수 있는 효과도 기대할 수 있다.In the present invention, since the quality evaluation of the existing textile products is made by visual evaluation by humans, it overcomes the disadvantage of not being able to give reliability to the quality of the textile products and ensures reliability and cost savings by automatically testing without depending on the measurer. It can work. In addition, by managing the data of the product can be expected to improve the quality of the textile products.
그리고 섬유산업에 이미지 처리 기법을 활용한 CCD 카메라를 이용한 광학적 보정 방법을 이용하여 섬유제품의 3차원 계측을 수행 할 수 있다. 발명에 적용된 영상 처리 및 분석 기술은 여러 다른 산업분야에 적용이 가능할 수 있다. 영상 처리 및 분석 기술은 선진 첨단 기술로 이와 관련된 하드웨어 및 소프트웨어 산업의 발전에도 기여할 수 효과가 기대된다.In addition, 3D measurement of textile products can be performed using optical correction method using CCD camera using image processing technique in textile industry. The image processing and analysis technology applied to the invention may be applicable to various other industries. Image processing and analysis technology is an advanced technology that is expected to contribute to the development of the hardware and software industry.
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