模擬實(shí)際著裝的織物抗皺性測(cè)試方法

劉成霞， 韓永華

(1. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018； 2. 浙江理工大學(xué) 信息學(xué)院， 浙江 杭州 310018)

模擬實(shí)際著裝的織物抗皺性測(cè)試方法

劉成霞1， 韓永華2

(1. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018； 2. 浙江理工大學(xué) 信息學(xué)院， 浙江 杭州 310018)

針對(duì)現(xiàn)有的織物抗皺性測(cè)試方法不能直接用來(lái)表征穿著過(guò)程引起的折皺這一現(xiàn)象，提出一種可模擬實(shí)際著裝的織物抗皺性測(cè)試方法。構(gòu)建了模擬裝置，并利用圖像處理技術(shù)提取了折皺密度。經(jīng)20塊織物的相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出：模擬方法與實(shí)際著裝產(chǎn)生的折皺非常相似，說(shuō)明模擬方法具有一定的可行性，且其測(cè)試穩(wěn)定性好于折皺回復(fù)角法；0°折皺回復(fù)角與折皺密度的相關(guān)性最大，隨后是45°,建議增加45°折皺回復(fù)角的測(cè)試，以使測(cè)試結(jié)果更能表征實(shí)際著裝時(shí)織物的折皺變形能力；建立了多元回歸模型，此模型可用來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)際著裝時(shí)的折皺密度，無(wú)需經(jīng)過(guò)工作量繁重的服裝制作和實(shí)際穿著實(shí)驗(yàn)。

織物抗皺性； 模擬裝置； 實(shí)際著裝； 折皺回復(fù)角； 圖像處理

織物抗皺性對(duì)服裝外觀有著非常重要的影響，因而有必要對(duì)織物抗皺性進(jìn)行準(zhǔn)確、客觀的測(cè)試與評(píng)價(jià)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的紡織領(lǐng)域?qū)W者對(duì)織物抗皺性及平整度的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了大量研究。

文獻(xiàn)[1]對(duì)織物折皺進(jìn)行了radon變換和紋理分析；Behera等[2]用Canny邊緣檢測(cè)得到客觀評(píng)價(jià)織物折皺的指標(biāo)；Yu等[3]利用立體視覺(jué)系統(tǒng)重構(gòu)了織物的三維折皺表面；Ravanid等[4]利用GLCM研究了織物折皺紋理；楊曉波等[5]用光度立體視覺(jué)和陰影恢復(fù)形狀技術(shù)對(duì)折皺織物的表面進(jìn)行了三維重建；王雷等[6]研究了織物折皺回復(fù)角隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化情況。

目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的織物抗皺性評(píng)價(jià)方法可分為折皺回復(fù)角法和外觀等級(jí)評(píng)價(jià)法，然而這2種方法各有局限性，其中折皺回復(fù)角法每次只能測(cè)織物一個(gè)方向的抗皺性能，對(duì)此，本文作者提出了可同時(shí)測(cè)試織物多方向抗皺性的方法[7-8]。此外，這2種方法無(wú)論在織物受力還是產(chǎn)生的折皺形態(tài)上，都與實(shí)際著裝時(shí)有較大差距，未必能用來(lái)表征實(shí)際穿著時(shí)更復(fù)雜、更立體的折皺情況，因此，本文作

者構(gòu)建了關(guān)節(jié)模擬裝置[9]，但該裝置使織物產(chǎn)生的是壓縮變形，與膝蓋等處織物發(fā)生的彎曲變形尚有一定差距。針對(duì)該局限性，提出一種與人體實(shí)際著裝時(shí)更加吻合的抗皺性測(cè)試方法。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試樣的選取

選取有代表性，且抗皺能力不同的20種常見(jiàn)純色機(jī)織物，原料涉及棉、麻、絲、毛及化纖，并且顏色、組織結(jié)構(gòu)亦不相同，規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1 織物規(guī)格參數(shù)Tab.1 Fabric specification parameters

1.2 折皺回復(fù)角法測(cè)試織物抗皺性

根據(jù)GB/T 3819—1997《紡織品織物折痕回復(fù)性的測(cè)定 回復(fù)角法》，用YG541E型全自動(dòng)激光織物折皺彈性儀，在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境中測(cè)試樣品的折皺回復(fù)角(WRA)，由于機(jī)織物的抗皺性具有明顯的各向異性[10]，除測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的經(jīng)緯方向(WRA0和WRA90)外，還增加45°折皺回復(fù)角(WRA45)的測(cè)試。為使測(cè)試結(jié)果更加精確，每個(gè)方向測(cè)10次，結(jié)果取平均值。

1.3 利用關(guān)節(jié)模擬裝置測(cè)試織物抗皺性

1.3.1 原理介紹

眾所周知，服裝在穿著過(guò)程中折皺最嚴(yán)重的是關(guān)節(jié)部位，人體頻繁發(fā)生的下蹲、屈肘等動(dòng)作使關(guān)節(jié)部位的服裝面料產(chǎn)生彎曲變形而起皺。鑒于此，本裝置的設(shè)計(jì)原理是模擬人體關(guān)節(jié)部位產(chǎn)生折皺的過(guò)程，因此將其簡(jiǎn)稱為模擬裝置。

1.3.2 裝置結(jié)構(gòu)

模擬裝置所需材料主要包括木材、釘子、彈簧、棉花、針織布。模擬裝置的制作方法為：將圓柱形木條按照人體手臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工，其中1根木條長(zhǎng)為10 cm，一端周長(zhǎng)為17 cm，另一端周長(zhǎng)為16 cm；另一根木條長(zhǎng)為12 cm，一端周長(zhǎng)為16 cm，另一端周長(zhǎng)為15 cm。將2根木條周長(zhǎng)為16 cm一端的中心掏空，并用樟木球及彈簧連接，模擬關(guān)節(jié)，連接后的2根木條模擬人體骨骼；外層用棉花均勻包裹以模擬人體肌肉和脂肪，最外面再用有彈性的針織布包裹并縫合，模擬人體皮膚。包裹棉花和針織布后的周長(zhǎng)增加1 cm，完成后的裝置如圖1所示。此裝置猶如前臂和上臂組成的人體手臂。

圖1 完成后的模擬裝置Fig.1 Finished simulating device

1.3.3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具：模擬裝置；LiDE210 Cano Scan掃描儀；大頭針若干；計(jì)算機(jī)。

實(shí)驗(yàn)條件為標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境，光照均勻且光線充足的室內(nèi)。將上述20種織物熨燙平整后，裁剪成高為22 cm的梯形(以織物經(jīng)向?yàn)楦叨确较?，上底邊為20 cm，下底邊為18 cm，每種織物準(zhǔn)備10塊試樣。

1.3.4 實(shí)驗(yàn)方法

將試樣正面朝外沿經(jīng)向包裹到模擬裝置上，并用大頭針按照0.5 cm的縫頭小心固定，且使接縫位于關(guān)節(jié)外側(cè)；將“穿”有織物的模擬裝置彎曲成規(guī)定角度(文中統(tǒng)一彎曲成60°)；維持彎曲狀態(tài)統(tǒng)一時(shí)間(文中為5 min)后，小心取下大頭針，將織物取下，展平，注意手勢(shì)輕盈，不要影響織物表面折皺狀態(tài)；恢復(fù)規(guī)定時(shí)間(文中為5 min)后，將織物放入設(shè)置好參數(shù)的掃描儀中，采集織物折皺圖像。掃描時(shí)，為避免對(duì)折皺造成影響，在蓋子下端四周放置小物體，以隔開織物與掃描儀蓋；截取掃描圖像中折皺最嚴(yán)重的區(qū)域，尺寸為256 像素 × 256 像素，以便于后續(xù)處理。

圖2示出同種材質(zhì)的面料用模擬裝置和實(shí)際著裝產(chǎn)生的折皺。由圖可知，無(wú)論是穿在模擬裝置上，還是從模擬裝置取下展開后的折皺，都與穿在人體以及從人體脫下形成的折皺非常相似。

圖2 模擬裝置與實(shí)際著裝產(chǎn)生的折皺Fig.2 Wrinkles produced by simulating device and actual wear.(a) On simulating device; (b) Taken off from device; (c) On human body; (d) Taken off from human body

1.3.5 圖像法提取的織物折皺密度

將掃描得到的彩色圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖像，然后進(jìn)行邊緣檢測(cè)。經(jīng)過(guò)多次研究發(fā)現(xiàn)，Sobel邊緣檢測(cè)算子的檢測(cè)結(jié)果與肉眼觀察的折皺程度具有良好的一致性，檢測(cè)的邊緣即為圖像中棱角分明的折痕，折痕數(shù)量越多，越清晰，則說(shuō)明折皺越嚴(yán)重，因此本文均采用Sobel邊緣檢測(cè)算子提取織物折皺，結(jié)果如圖3所示。

圖3 邊緣檢測(cè)過(guò)程Fig.3 Edge detection.(a) Gray level image; (b) Edge detected image

折皺密度(WD)即折痕面積占總面積之比，計(jì)算公式為

式中：Wn為邊緣檢測(cè)圖像中白色像素點(diǎn)個(gè)數(shù)；A為像素點(diǎn)總個(gè)數(shù)，即256像素×256像素=65 536像素。

2 結(jié)果與討論

2.1 模擬方法的測(cè)試穩(wěn)定性

折皺回復(fù)角與折皺密度測(cè)試結(jié)果如表2所示。表中數(shù)據(jù)均為10次測(cè)試結(jié)果的平均值。用織物經(jīng)10次測(cè)試所得WD的變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比)CV1來(lái)表示模擬方法的測(cè)試穩(wěn)定性，同時(shí)計(jì)算WRA的變異系數(shù)CV2以進(jìn)行對(duì)比。

由于每塊織物測(cè)試了0°、45°和90° 3個(gè)方向的WRA，其變異系數(shù)分別表示為CV2-0、CV2-90和CV2-45，結(jié)果如圖4所示。從圖可看出，3個(gè)方向折皺回復(fù)角的變異系數(shù)總體呈現(xiàn)相似的規(guī)律性。從數(shù)值上來(lái)看，CV2-45最小，而CV2-0和CV2-90均大于CV2-45，即45°正斜絲的折皺回復(fù)角測(cè)試穩(wěn)定性最好，而經(jīng)緯向測(cè)試穩(wěn)定性較差。

由于3個(gè)方向折皺回復(fù)角的變異系數(shù)具有較好的一致性，為表明這種方法的總體穩(wěn)定性，將CV2-0、 CV2-90和CV2-45的平均值記為CV2，并將其與CV1進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。從圖可知，絕大多數(shù)面料的CV1小于CV2，尤其是CV2較大的織物，CV1相比CV2有較大幅度的降低。其中最明顯的為3#，CV2為0.149，而CV1僅為0.032，二者相差0.117。對(duì)8#和9#這2塊CV2較小的織物來(lái)說(shuō)，CV1大于CV2，但差距不是特別明顯，因此總體來(lái)說(shuō)，模擬方法的測(cè)試穩(wěn)定性好于傳統(tǒng)的折皺回復(fù)角法。

表2 織物抗皺性測(cè)試結(jié)果Tab.2 Results of fabrics wrinkling performance

圖4 CV2-0、CV2-90和CV2-45的比較Fig.4 Comparison of CV2-0, CV2-90 and CV2-45

方法自變量模型方差R2標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)的誤差FSig．關(guān)系式進(jìn)入WRA0WRA45WRA900910037508539970000WD=8293-0021WRA0-0012WRA45-0001WRA90WRA0WRA450910036437857750000WD=8230-0022WRA0-0012WRA45

圖5 CV1與CV2的比較Fig.5 Comparison of CV1 and CV2

究其原因?yàn)椋赫郯櫥貜?fù)角法的測(cè)試面積很小，只能產(chǎn)生1條1.5 cm的直線折皺，使測(cè)試結(jié)果具有一定的隨機(jī)性和不確定性；而模擬方法的測(cè)試面積大，且產(chǎn)生了多方向的立體折皺，更好地表征了織物綜合的抗皺性，較好地克服了折皺角法的隨機(jī)性、偶然性和片面性，表征效果也更穩(wěn)定。

2.2 折皺密度與折皺回復(fù)角的關(guān)系

折皺密度WD與不同方向WRA的相關(guān)系數(shù)如表3所示。由表可知，WRA0與WD的相關(guān)性最大，其次是WRA45，WRA90最小。

表3 折皺回復(fù)角與折皺密度之間的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficients between WRA and WD

注：**表示在0.01的水平上顯著相關(guān)。

表4示出以WD為因變量，3個(gè)方向的WRA為自變量進(jìn)行回歸分析的結(jié)果。

從表4數(shù)據(jù)可知，2個(gè)回歸方程在0.01的水平上都是顯著的(Sig.為0.000)，且模型中的R2也相同，以WRA0和WRA45進(jìn)行回歸的標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)誤差稍小，說(shuō)明WRA90的加入對(duì)WD的預(yù)測(cè)精度不僅沒(méi)有提高，反而稍有下降?？山忉尀椋河蓤D3可知，無(wú)論是實(shí)際穿著，還是用模擬裝置，產(chǎn)生的折皺基本為水平方向和斜向，前者相當(dāng)于折皺回復(fù)角法測(cè)試時(shí)，檢測(cè)WRA0的情況(制作服裝時(shí)，皆以織物經(jīng)向?yàn)榉b的長(zhǎng)度方向)；同樣，斜向折皺則相當(dāng)于檢測(cè)WRA45，由于沒(méi)有出現(xiàn)豎向折皺，致使WRA90對(duì)WD的貢獻(xiàn)非常微弱。

上述方程皆可用來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)際著裝時(shí)織物的抗皺情況。建議增加45°折皺回復(fù)角的測(cè)試，以使結(jié)果更能表征實(shí)際著裝時(shí)織物折皺變形能力。

3 結(jié) 論

1)模擬裝置產(chǎn)生的折皺與實(shí)際穿著時(shí)的折皺非常類似，都由水平方向和斜向折痕組成。說(shuō)明本文作為嘗試和探索提出的模擬方法用來(lái)預(yù)測(cè)服裝實(shí)際穿著時(shí)的抗皺性具有一定的可行性，且該模擬方法的測(cè)試穩(wěn)定性也好于折皺回復(fù)角法。

2)折皺密度與不同方向折皺回復(fù)角的相關(guān)分析表明，0°方向的與折皺密度的相關(guān)性最大，其次是45°方向，因此建議增加45°方向折皺回復(fù)角，以使結(jié)果更符合實(shí)際著裝。

3)由不同方向折皺回復(fù)角與折皺密度的回歸模型可預(yù)測(cè)實(shí)際著裝時(shí)織物的抗皺情況，無(wú)需經(jīng)過(guò)工作量異常繁重的服裝制作和實(shí)際穿著實(shí)驗(yàn)。

FZXB

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Measurement for fabric wrinkle resistance by simulating actual wear

LIU Chengxia1, HAN Yonghua2

(1.SchoolofFashionDesignandEngineering，ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China；2.SchoolofInformaticsandElectronics，ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China)

The available fabric wrinkling measurements could not be used to characterize the wrinkling behavior during actual wearing. Aiming at this, a simple method for fabric wrinkling measurement that can simulate actual wear was put forward. A simulating device was set up and image processing technology was used to extract wrinkle density. Experiment was conducted with 20 fabrics. The following conclusions can be drawn. Wrinkles produced by the simulating method are very similar with those in actual wear, which proves the feasibility of the method. Besides, its measuring stability is better than that of the wrinkle recovery angle method. Wrinkle recovery angle in 0° has the highest correlation with wrinkle density, after which is 45°. It is advisable that wrinkle recovery angle in 45° should be considered to improve the agreement of the testing results and the actual wrinkling capability during wear. Models between wrinkle density and wrinkle recovery angle established by multiple linear regression can be used to predict fabric wrinkling during actual wear, without need of the tedious clothes making and trial work.

fabric wrinkling; simulating device; actual wear; wrinkle recovery angle; image processing

2015-09-06

2016-09-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51405446)；浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目(2014C31052)；浙江理工大學(xué)521人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(11110232241517)；浙江理工大學(xué)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(15072096-Y)

劉成霞(1975—)，女，教授，博士。主要研究方向?yàn)榧徔椘窓z測(cè)技術(shù)。E-mail:glorior_liu@hotmail.com。

10.13475/j.fzxb.20150901105

TS 941.2

A