Ποιοτικός έλεγχος ραφής σε υπερ-εύκαμπτα υλικά με χρήση μεθόδων ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων βίντεο

Abstract

One of the problems studied in the present dissertation is that of the detection of the fabrics’ position on the working area. The proposed detection methods are based on image processing and analysis techniques and take into consideration both partial occlusion and fabric deformation. The methods have been experimentally evaluated and the results indicate sufficient detection accuracy and robustness regarding partial occlusion and fabric deformation. After sewing the fabric, the position and orientation of the seam is automatically detected. Three novel seam detection methods have been developed using different pre-processing techniques. The experimental evaluation of the three detection methods is made on a database containing 118 images of ready sewn garments. Before performing seam quality control the seam images are normalized with respect to the seam position and orientation, using the aforementioned seam detection methods. Feature selection has been studied next, extracting three different sets of features and assessing seam quality using three different methods. The first method uses spectral features; the second method is based on the detection of self-shadows onto the seam specimens, while the third method is based on the estimation of the surface roughness of the specimens. The experimental evaluation of the proposed methods is made on a database containing 325 images of seam specimens. Seam quality control is performed by classifying the seam specimens into five ordinal grades of quality. In this direction, four classification methods are proposed and evaluated, taking into account the ordered arrangement of the classes. The first method uses the proportional odds model; while the second method uses a linear model. The other two methods are novel and also employ a linear model. The difference between these two methods and the second method is that the numerical values they are assigning to the ordered categories are not arbitrary like in the case of the second method. The experimental evaluation of these four methods indicates that in case of a large number of training data, the first method which is based on the proportional odds model is more efficient, while in case of an insufficient number of training data the linear model optimized by one of the two novel methods should be selected.

Στα πλαίσια της διατριβής μελετήθηκε αρχικά το πρόβλημα της εύρεσης της θέσης του υφάσματος επάνω στην τράπεζα εργασίας με μεθόδους ψηφιακής ανάλυσης σημάτων βίντεο, παρουσία φαινομένων παραμόρφωσης και μερικής επικάλυψης του υφάσματος. Οι νέες μέθοδοι εντοπισμού που αναπτύχθηκαν αξιολογήθηκαν πειραματικά παρουσιάζοντας ικανοποιητική ακρίβεια εντοπισμού και ανοχή του συστήματος σε μερικές επικαλύψεις και παραμορφώσεις. Μετά την ολοκλήρωση της ραφής του υφάσματος πραγματοποιείται αυτόματος εντοπισμός της θέσης της ραφής από ψηφιακές φωτογραφίες. Αναπτύχθηκαν τρείς πρωτότυπες μέθοδοι εντοπισμού της θέσης της ραφής οι οποίες διαφοροποιούνται στο στάδιο της προεπεξεργασίας. Η πειραματική αξιολόγηση γίνεται σε βάση δεδομένων που περιέχει 118 εικόνες έτοιμων ενδυμάτων. Προτού πραγματοποιηθεί ποιοτικός έλεγχος ραφής, οι εικόνες κανονικοποιούνται ως προς τη θέση και τον προσανατολισμό της ραφής χρησιμοποιώντας τις παραπάνω μεθόδους αυτόματου εντοπισμού της θέσης της ραφής. Αναπτύχθηκαν και αξιολογήθηκαν τρείς διαφορετικές μέθοδοι αυτόματης αναγνώρισης της ποιότητας σε δείγματα ραφής οι οποίες εξάγουν τρία διαφορετικά σύνολα χαρακτηριστικών. Η πρώτη μέθοδος βασίζεται σε φασματικά χαρακτηριστικά, η δεύτερη στην επιβολή αυτό-σκίασης, ενώ η τρίτη βασίζεται στην εκτίμηση της ανομοιομορφίας της επιφάνειας των δειγμάτων ραφής. Η πειραματική αξιολόγηση γίνεται σε βάση δεδομένων δειγμάτων ραφής που περιλαμβάνει 325 ραφές. Η εκτίμηση της ποιότητας ραφής πραγματοποιείται με ταξινόμηση σε πέντε διατεταγμένους βαθμούς ποιότητας. Σε αυτήν την κατεύθυνση, προτείνονται και συγκρίνονται τέσσερις μέθοδοι αναγνώρισης προτύπων διατεταγμένων κατηγοριών. Η πρώτη μέθοδος χρησιμοποιεί για την ταξινόμηση μοντέλο σύμμετρων αναλογιών πιθανότητας. Η δεύτερη μέθοδος κάνει αναγνώριση με χρήση γραμμικού μοντέλου. Οι άλλες δύο μέθοδοι είναι πρωτότυπες και επίσης χρησιμοποιούν γραμμικό μοντέλο για την ταξινόμηση. Η διαφοροποίησή τους από τη δεύτερη μέθοδο είναι ότι η επιλογή των αριθμητικών τιμών των διατεταγμένων κατηγορίων δεν γίνεται αυθαίρετα., αλλά προκύπτει ως λύση προβλημάτων ελαχιστοποίησης.. Η πειραματική αξιολόγηση και σύγκριση των μεθόδων στο πρόβλημα του ποιοτικού ελέγχου ραφών οδηγεί στην επιλογή του μοντέλου σύμμετρων αναλογιών πιθανότητας σε περίπτωση που υπάρχει ικανός αριθμός παραδειγμάτων εκπαίδευσης, ενώ σε αντίθετη περίπτωση μπορεί να προτιμηθεί το γραμμικό μοντέλο αφού προηγηθεί βελτιστοποίηση με χρήση κάποιας εκ των δύο προτεινόμενων μεθόδων επιλογής αριθμητικών τιμών.