天然纤维素纤维因其优良的吸湿透气性而成为纺织行业中非常重要的原料,其中棉纤维的使用量和市场占比最大,牛角瓜纤维则是近年来发现的一种新型具有巨大潜力的天然纤维。纤维长度直接影响天然纤维素纤维品质及后续的纺织加工工艺及成纱质量和贸易环节等。而现有的纤维长度测试仪器均存在各自缺陷,如Y111的制样费时费力,测试结果因人而异;AFIS和HVI的测试结果不准,仪器价格昂贵,并且均存在测试结果无法溯源的问题。本课题在明晰纤维长度测试方法现状的基础之上,以前人的研究为动力支撑,对基于图像处理技术的纤维长度测试方法进行了深入研究和拓展。论文制定了图像法测试纤维长度的总体实验方案,包括纤维制样、图像采集、纤维图像处理、长度数据处理及试验对比等,又将该测试方法进行了实际测试应用,最后设计并开发了基于图像处理技术的纤维长度测试软件。本论文完成的主要工作如下:(1)根据纤维自身的特征创新探索了纤维的分散制样方法。对于棉纤维,选用了精梳后的粗纱在黑绒板上进行制样,粗纱中的纤维抱合力弱、自身伸直度好、纤维长而整齐,该制样方法更易分散纤维,获取的纤维更随机。对于牛角瓜纤维,鉴于其具有细度低和静电作用大的特点,选用了聚酰亚胺板对纤维进行摩擦吸附制样。棉和牛角瓜纤维的单次制样量均可达20-30根。(2)对图像进行预处理和纤维长度计算后,重点分析并解决了纤维图像中存在的少量大断点和部分交叉形态的纤维问题。对大断点情况,编写了相关的补断算法和代码,若目标端点间距离<150个像素点则判断为执行该补断程序,实验验证了该算法的有效性。对于交叉形态的纤维,主要分析了两根点交叉和两根段交叉的基础情况,编写了交叉分离算法及代码,算法的关键在于交叉点的识别和纤维段的配对,并通过对50组交叉纤维的实际分离和算法分离情况进行对比,验证了该交叉纤维分离算法的准确性。(3)对于棉纤维,由长度数据整理得到的根数平均长度比AFIS测试结果长3mm左右,上四分位平均长度与AFIS测试结果相对接近,根数长度变异系数的测试结果比AFIS结果要小7.37%,根数短绒率的实验结果也比AFIS略小。这主要是因为精梳后粗纱纤维的自身整齐度好,所含短纤维量少,且图像法测试对试样基本无二次损伤,测试结果接近试样本身长度的缘故。(4)利用MATLAB软件对基于图像处理技术测试天然纤维素纤维的测试方法进行了软件设计与开发。软件功能主要包括纤维长度测试和长度数据处理两大模块,界面简洁易懂,操作简单通用。在软件中,对采集的纤维图像进行载入,可直观得到图像处理结果以及测试所得的纤维长度数据,对纤维根数进行计数,当测试量达到要求时,可得到数据处理后的长度分布图和各项长度指标值。(5)利用纤维长度测试软件对测得的纤维长度数据进行整理可知,牛角瓜纤维长度分布形态与棉纤维类似,均呈由长到短的连续分布,具有天然纤维长度分布的普遍特征。牛角瓜最长纤维在50mm左右,最短纤维在15mm左右,长度集中在25.5~38.5mm范围内,这与现有研究大致相符。16mm以下的短纤维少,部分是因为图像测试方法克服了纤维易受损丢失的问题,更接近纤维的自然伸直状态,测量准确可溯源。纤维根数平均长度为31.73mm,与费等人的研究及手扯尺量法的测试结果进行对比,可基本验证本软件测量的准确可靠性。