关键词： 纺织纤维识别   信道状态信息   小波包分解   卷积神经网络   Wi-Fi信号  

摘要： 衣食住行,衣是首要。随着我国从纺织大国走向纺织强国的转变,人们也逐渐提高了对纺织品纤维材料和其质量的关注。其中,对纺织纤维种类的识别和品质把控尤为重要。纺织纤维识别是一项可以帮助鉴别目标纺织纤维种类的技术。目前的方法主要依赖于昂贵的检测仪器、专业的研究人员和复杂的处理技术。由于纺织纤维的数量庞大,研究人员难以使用一种稳定、快速的方法来进行鉴定。当前,基于Wi-Fi信道状态信息(Channel State Information,CSI)的纺织纤维识别技术成为该领域的新方向。将无线通信相关技术和深度学习方法应用于织物的纤维识别中,克服了操作复杂、专业人员依赖性强、检测仪器昂贵的问题。此外,这种方法具有较高的感知灵敏度与识别准确度,能够提高纤维检测准确性和工作效率,成为纺织纤维识别方法的重要技术创新方向。本文以Wi-Fi的信道状态信息和深度学习方法为基础,开展了一系列的纺织纤维识别方法研究实验,接下来对具体的研究内容进行介绍: (1)针对当前纺织领域难以获取到开源CSI数据集的问题,本研究对14种实际生活场景中常见的纺织纤维进行CSI数据的采集,构建了三种不同采集环境下的样本纤维CSI数据集,总计38700条CSI数据。样本纤维种类包括但不限于维纶、羊绒、天丝、大麻纤维、竹炭纤维、原棉纤维、丙纶、阻燃涤纶、彩棉纤维、芳纶、腈纶、细旦涤纶、棉、粘胶。此外,由于Wi-Fi的信号特征会被环境噪声和多径传播所干扰,这会对特征提取和模型识别产生影响。为了消除CSI的固有噪声,本文针对这一问题设计并搭建了空间内独立的CSI数据采集环境。该环境能够有效隔绝外部环境中的电磁噪声和多径效应,从而提高了数据集的质量,确保原始数据的有效性,并在验证数据集上进行性能评估测试。 (2)考虑到纺织纤维CSI数据中可用于机器学习方法识别的纤维特征具有采集的Wi-Fi信号物理特征的特点,本文在构建的三个纺织纤维样本CSI数据集上提取了信号的时频特征,构建了基于Wi-Fi信号幅度、相位特征的纺织纤维识别研究方法。首先通过基于中位数的离群值检测、小波变换、相位校正等方法对原始CSI数据进行去噪处理,然后对幅度和相位等特征进行提取,构建了基于多输入多输出-正交频分复用(Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,MIMO-OFDM)技术的特征融合矩阵,并进行格式转换,最后将该矩阵输入至卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)中进行识别,并通过实验验证了有效性,该方法能够以超过91.13%的平均准确率进行有效的纺织纤维识别。 (3)基于信号频谱的小波包信号具有比Wi-Fi信号幅值和相位信息更丰富的自然特征,因此本文继续构建了基于小波包信号分解特征的纺织纤维识别方法。首先通过巴特沃斯低通滤波技术进行数据预处理,然后提取小波包信号的分解特征,包括系数统计特征和能量占比特征,构建了基于MIMO-OFDM技术的特征融合矩阵,采用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)方法进行数据降维,最后将其输入至胶囊网络进行纺织纤维识别。为进一步提升性能,引入了多头自注意力(Multiple Head Self Attention,MHSA)机制层,对输入特征矩阵的时空特征进行有偏向的提取,并针对胶囊网络中特征提取不充分的问题进行了优化,提升了纤维识别的准确率。本研究通过大量的特征消融实验和模型对比实验证明了低成本的商品Wi-Fi信号能够有效进行纺织纤维种类的识别,并验证了其准确性和鲁棒性。该方法能够以高于93.8%的平均准确率分辨出棉和羊绒等14种非常相似的纺织纤维。与现有的纺织纤维识别方法相比,具有更大的技术优势和更加广阔的实际应用前景。

关键词： 氧化石墨烯   石墨烯织物   抗菌   防臭  

摘要： 随着社会经济高速发展和综合实力的提高,人们不再满足于纺织品舒适保暖的基本功能,而是期待它们具备更多的特性。石墨烯作为一种新兴的纳米材料,赋予纺织品诸多前所未有的功能特性,比如抗菌、抗静电和防紫外等,对开发新型功能纺织品具有重要意义。本课题采用创新方法制备了石墨烯、氧化石墨烯、改性氧化石墨烯整理剂,并将改性氧化石墨烯整理剂整理在织物上,从而得到石墨烯抗菌防臭织物。深入探究石墨烯抗菌、防臭性能和基本物理机械性能。本课题主要研究内容及结果概述如下: (1)把天然鳞片石墨当做原料运用改良Hummers法制备氧化石墨烯。对制得的氧化石墨烯用傅里叶变换红外光谱(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman Spectra)和粒径分布(particle size distribution)等技术进行形貌和结构的表征。实验结果表明:改良Hummers法制备的氧化石墨烯展现出了优良的结构性能,且含有较多的含氧官能团。 (2)对制备得到的氧化石墨烯采用改性材料磷酸、硼酸、抗坏血酸进行进行接枝反应,形成具有抗菌及与氨气、醋酸、异戊酸吸附的反应基团。采用不同改性氧化石墨烯、壳聚糖、非水性聚氨酯粘合剂,配制成XF-1(硼酸基改性氧化石墨烯整理剂)、XF-2(磷酸基改性氧化石墨烯整理剂)、XF-3(抗坏血酸基改性氧化石墨烯整理剂)三种整理剂。整理剂静置一周后分散均匀稳定,长时间稳定不聚沉。 (3)将改性氧化石墨烯整理剂整理在织物上制得石墨烯织物。随后对整理后织物进行了抗菌和防臭性能的研究。研究结果显示:整理后石墨烯织物展现出了优异的抗菌和防臭性能,这主要归功于氧化石墨烯独特的结构特性。硼酸基改性氧化石墨烯织物、磷酸基改性氧化石墨烯织物和抗坏血酸基改性氧化石墨烯织物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌抑菌率均达到了99%以上。硼酸基改性氧化石墨烯整理后的织物氨气成分浓度减少率为99.9%,醋酸成分浓度减少率为99.5%,异戊酸成分浓度减少率为96.5%;磷酸基改性氧化石墨烯整理后的织物氨气成分浓度减少率为99.8%,醋酸成分浓度减少率为99.4%,异戊酸成分浓度减少率为96.4%;抗坏血酸基改性氧化石墨烯整理后的织物氨气成分浓度减少率为99.8%,醋酸成分浓度减少率为99.2%,异戊酸成分浓度减少率为96.0%。且硼酸基改性氧化石墨烯配制的XF-1整理剂整理的织物抗菌、防臭效果均好于磷酸基改性氧化石墨烯配置的XF-2整理剂和抗坏血酸基改性氧化石墨烯配置的XF-3整理剂整理的织物。用滴有氟茜素蓝滤纸检测氨气,然后利用图像识别技术对滤纸颜色变化进行识别得到氨气浓度,然后计算得到氨气成分浓度减少率。试验得到硼酸基改性氧化石墨烯织物氨气成分浓度减少率为97.3%,磷酸基改性氧化石墨烯织物氨气成分浓度减少率为96.7%,抗坏血酸基改性氧化石墨烯织物氨气成分浓度减少率为96.7%。与检知管法检测氨气浓度相比图像识别技术检测效率更高,方法更为快速直观无损,解决了检知管法人眼识别的主观误差。 (4)选择硼酸基改性氧化石墨烯配制的XF-1整理剂整理制备的石墨烯织物,对其基本物理机械性能和抗菌防臭耐久性测试进行探究。经过对石墨烯织物的基本物理机械性能进行分析,得出如下结论:经过硼酸基改性氧化石墨烯整理剂处理的织物,其透气性整体略有下降,透气均值为329.71mm/s。同时,织物的动摩擦系数从0.489减少到0.370,静摩擦系数也从0.593减少到0.487,均有所减小;此外织物的顶破强力增大;导电性显著增强。在洗涤50次后织物的抗菌防臭效果稍有下降,但抑菌率仍保持在80%以上,氨气、醋酸和异戊酸消除性能也在80%以上。综上所述可得出,石墨烯涂层整理织物的抗菌防臭性能卓越,且具备良好的耐水洗效果。

关键词： 赣南客家   纺织题材   工笔画  

摘要： “客家纺织技艺”作为客家文化中独特的代表,是客家传统文化中不可缺少的组成部分。“客家纺织题材”工笔画,体现了客家传统文化的特点。创作中的实践探索,可以将客家传统技艺与工笔画相结合,创作出具有地域特色和审美意蕴的工笔画作品。用工笔画独特的语言方式去表现客家传统生产生活是一种有益的尝试,更延伸了工笔画的表现领域。赣南客家纺织题材工笔画创作过程中,搜集、整理客家纺织题材素材,挖掘“客家纺织技艺”精神内涵;从题材、构思和构图等部分进行分析,给赣南客家纺织题材工笔画创作提供现实依据和经验总结。进行赣南客家纺织题材的工笔画创作,是一次非常有意义的探索。如果能够创作出富含民族精神和时代特征的工笔画作品,将是中国工笔画语言本土化的深化和传统艺术语言的一种全新拓展。

关键词： 纺织纤维   雕塑   陶瓷  

摘要： 随着当代艺术的不断发展,跨材质、跨领域的创作方式已经成为艺术创新的重要方向。在现代陶瓷领域,陶瓷作品创作的表现形式愈发多样性,综合材料在陶瓷艺术创作中的运用,打破了传统陶瓷艺术材质的单一性,使之更具审美趣味。其中,纺织纤维以其优越的材料特性和丰富的种类吸引了众多陶艺创作者的关注。无论是利用纺织纤维来辅助创作,以增加陶瓷雕塑的肌理质感和造型表现力,还是将其作为成分材料直接添加进泥土中,以此来增强陶瓷材料的可塑性与延展性,纺织纤维在陶瓷创作中的应用总是给创作者带来不断的启发,使得创作者能够突破传统的技术限制,不断尝试新的创作手法和表现形式。本文通过对大量的纤维陶瓷艺术案例进行研究分析,从作品的材料肌理、成型工艺、表现形式和装饰特点等方面进行归纳和整理,并以此为基础分析纺织纤维介入陶瓷雕塑创作所呈现出来的艺术特点。在创作实践中,进行大量实验,通过对不同纹理和材质的纺织纤维进行系统的实验对比,分析纺织纤维介入陶瓷烧制过程中所展现出的材料特性,以及泥浆配比与制作过程中一些技法问题,感受纺织纤维与陶瓷材料结合创作过程中的未知变化和惊喜,以创作出更具个性和创意的作品。