Nové metody hodnocení bavlněných vláken

Nayab Khan, M.Sc.

Doctoral thesis

A Novel Method for Color Measurement of Cotton Fiber

Abstract:

The color measurement of the cotton fiber is very important property of the cotton fiber and it plays important role in grading of the cotton. Globally used color parameters of the cotton fiber are Rd and +b. These parameters are measured by HVI (High volume instrument). Cotton color standards are ceramic tiles and cotton samples which are provided by USDA. The focus of the research is the utilization of the LEDs as a light source in the cotton color measurement system. Conventional lighting used for cotton color measurement is xenon and incandescent. LEDs have potential benefits over the conventional lighting system as these are more energy efficient, offers more working hours, safer and environment friendly. Non-contact method is used from a specific distance. This method enables to measure the cotton color with immense precision due to the minimum area of the surface used for the measurement. The chromaticity and luminance values measured through the no-contact method are hypothetically arrangement of visual assessment. Non-contact method is also used for the evaluation of the color variation. Cotton color representation can be misleading in a way that the surface of the cotton sample contains the trash particles. As far as the instrumental measurement of cotton color is concerned the presence of these trash particles is a big obstacle in the way of exact measurement of cotton sample. But, cotton industry also uses visual inspection technique for the color measurement of cotton. This technique involves the human assessment. It is more reliable in a sense that the human assessment does not take into consideration the trash particles and gives the color values only of the cotton region. Image processing technique is used in my research work which enables us to eliminate the trash particles from the surface of the cotton and gives only the color of the cotton region. According to the industrial point of view the disagreement between the visual assessment of cotton color and instrumental assessment of the cotton color measurement is quite high. Although, lots of efforts have been made to minimize this disagreement but still, the final grading is performed on the basis of visual assessment. Thresholding technique is used for the trash segmentation. Three regions L* (Lightness), C*(Chroma), H* (Hue) is used for the thresholding technique. This Visual assessment is performed according to the USDA standards for the cotton color grading. USDA cotton samples are also used for the assessment of the cotton color. And the visual assessment is compared with the thresholding technique. Satisfactory results are obtained with a clear reduction of the disagreement between visual assessment and instrumental measurement. The objective of the research is achieved by developing an improved color measurement system for cotton grading.

Abstract:

Měření barevnosti bavlněných vláken je velmi zajímavou vlastností těchto vláken a hraje důležitou roli v klasifikování bavlny. Obecně užívané parametry barevnosti bavlněných vláken jsou Rd (odrazivost) a +b (žlutost). Tyto parametry jsou měřeny pomocí HVI (High Volume Instrument). Bavlněné barevné standardy jsou keramické dlaždice a bavlněné vzorky produkované USDA. Cílem výzkumu je využití LED světelných zdrojů při měření barevnosti bavlny. Běžně používané světelné zdroje pro měření barevnosti jsou xenony a žárovky. LED zdroje mají potenciální výhody oproti běžně užívaným světelným zdrojům, protože jsou energeticky účinnější, umožňují delší pracovní dobu, jsou bezpečnější a šetrnější k životnímu prostředí. Bezkontaktní metoda měření se používá ze specifické měřící vzdálenosti. Tato metoda umožňuje měření barevnosti bavlny s velkou přesností vůči minimální ploše měřeného povrchu. Hodnoty barevnosti a jasu měřené bezkontaktní metodou měření jsou hypoteticky uspořádané jako vizuální hodnocení. Bezkontaktní metoda se také využívá pro hodnocení barevných změn. Barevnost bavlny je navíc ovlivněna i tím, vyskytují-li se na jeho povrchu odpadové částice. Tyto částice ovlivňují i instrumentální měření bavlněných vzorků. V bavlnářském průmyslu se k hodnocení bavlny používá vizuální technika zahrnující vizuální posudky. Toto hodnocení je spolehlivější v tom smyslu, že lidský zrak nebere v potaz částice na povrchu vláken a dává tak barevnost pouze v oblasti bavlny. Další užívanou možností pro hodnocení barevnosti bavlny je obrazová analýza, která umožňuje odstranit zbytky částic na povrchu a poskytuje tak barevnost čisté bavlny. Podle průmyslového hlediska jsou však vizuální posudky a přístrojové hodnocení v poměrně vysoké neshodě. Nicméně bylo vynaloženo značné úsilí pro snížení této neshody mezi způsoby hodnocení. Přesto je konečné hodnocení prováděno na základě vizuálního hodnocení. Pro techniku prahování v rámci obrazové analýzy se používají tři hodnoty, a to hodnoty světlosti L*, čistoty C* a odstínu H* bavlny. Vizuální hodnocení se provádí vůči standardům USDA pro barevné třídění bavlny. Standardy USDA se používají pro hodnocení barevnosti bavlny. Vizuální hodnocení je porovnáváno technikou prahování. Bylo dosaženo uspokojivých výsledků s jasným snížením neshody mezi vizuálním a instrumentálním hodnocením. Cíle výzkumu je dosaženo vytvořením zlepšeného systému pro měření barevnosti pro třídění bavlny.

Keywords

Bavlna, LED, vizuální hodnocení, obrazová analýza.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 2. 11. 2017
• Supervisor: doc. Ing. Michal Vik, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Textile Engineering

Doctoral programme / field:
Textile Engineering / Textile Technics and Materials Engineering