【技術文章】SPECIM高光譜成像技術在紡織布料分選上的應用

對于材質完全不同紡織布料來說，以A和B兩種樣品布為例：

圖2：A布（藍色區域）和B布（紅色區域）樣品測試

及分析示意圖

使用FX17e+Labscanner實驗平臺分別對樣品A布和B布進行測試，選擇圖2中示意區域進行分析，圖3是被選區域光譜反射率歸一化處理后的曲線，可以明顯看出在1200nm區域范圍，B布具有明顯的特征波峰，同時在其他波段范圍內也有不同程度的特征，與A布的光譜曲線表現出明顯差別，這說明對于完全不同材質的布料來說，在900~1700nm波段范圍內，材質完全不同的紡織樣品布料可以進行辨別與分析。

圖3：完全不同材質布料A和B的900~1700nm光譜反射率

歸一化處理后的曲線

對于有部分材質相同的布料，以C和D兩種樣品布為例：

圖4：C布（綠色區域）和D布（藍色區域）樣品測試

及分析示意圖

使用FX17e+Labscanner實驗平臺分別對樣品C布和D布進行測試，選擇圖4中示意區域進行分析，圖5是被選區域光譜反射率歸一化處理后的曲線，可以看出C布與D布在1400~1600nm 波段范圍反射率曲線出現了趨勢不同的差異，而在1660nm波段區域均有特征波峰出現，但強度有明顯差異，這說明對于部分材質相同的紡織樣品布料來說，在 900~1700nm可以進行辨別與分析。

圖5：部分材質相同布料C和D的900~1700nm光譜反射率

歸一化處理后的曲線

對于多種組分混合組成的布料，以完全不同材質的E、 F及其兩者混合布料G三種樣品布為例：

圖6：E布（黃色區域）、F布（藍色區域）和兩者混合布料G布（綠色區域）樣品及分析區域示意圖

使用FX17e+Labscanner實驗平臺分別對樣品E布、F布和G布進行測試，選擇圖6中示意區域進行分析，如圖7所示， E布和兩者混合布料G布的光譜反射率曲線特征在紅色波段范圍得到了保留。同時可以看到隨著混合布料G中F布料成分比例的變化，其特征峰強度在白色波段范圍內減弱。這說明在900~1700nm范圍內，對于多種組分混合組成的布料，使用SPECIM高光譜成像技術仍能準確識別，并具有分析其組分的潛力。

圖7：完全不同材質的E、 F及其兩者混合布料G的900~1700nm光譜反射率歸一化處理后的曲線

通過以上幾種測試可以看出，對于被測樣品布料，SPECIM FX17高光譜成像系統可以在900~1700nm的波段范圍較好的區分完全不同材質、部分不同材質以及混合材質布料。

將標準品布料逐一測試建立布料數學模型，并使用Insight高光譜成像數據軟件對數學模型進行訓練與數據庫擴充。在進行一定的訓練后，使用所建立的布料數學模型對圖8中三種目視相似布料進行鑒別。鑒別結果如圖9所示，可以快速、無損的進行布料區分，黃色和藍色為不同材質布料，綠色為混合布料。

圖8：不同材質布料樣品測試區域示意圖

圖9：使用Insight高光譜成像數據軟件建立紡織布料數學模型進行鑒別

SPEICM高光譜成像技術可以同時獲得紡織品的圖像和光譜信息，通過獲取其不同區域的高光譜數據，從而達到對紡織品布料的顏色、材質、類別等特征的快速無損檢測。