在當(dāng)前節(jié)約資源、減少浪費(fèi)的全球行動(dòng)中，紡織品回收已成為一項(xiàng)亟待解決的重大挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅有15%的紡織品能夠被回收再利用，而剩余的85%則不幸被填埋。其中，紡織品回收項(xiàng)目面臨的一個(gè)核心難題是：如何在高吞吐量的環(huán)境下，準(zhǔn)確辨別外觀極為相似的各類織物。

傳統(tǒng)分選方法的局限性

傳統(tǒng)的分選手段存在諸多不足。例如，空氣分級(jí)機(jī)在處理密度和空氣阻力相近的織物時(shí)，往往難以準(zhǔn)確區(qū)分；化學(xué)分選雖然精確度高，但卻會(huì)破壞材料的原有結(jié)構(gòu)，且對(duì)于羊毛等特定織物并不適用；而依賴RGB或多光譜成像的傳感器，也僅僅能夠提供面料的光譜特性，無(wú)法有效辨識(shí)質(zhì)地差異明顯的面料。因此，我們迫切需要一種高效、非接觸式的分類技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)面料和混紡面料的高速、準(zhǔn)確分類。

高光譜成像技術(shù)的引入與實(shí)驗(yàn)

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，我們引入了高光譜成像技術(shù)，并開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，我們準(zhǔn)備了顏色各異、棉、羊毛或合成混紡比例不同的布料樣品，并使用高光譜相機(jī)SP130M對(duì)它們進(jìn)行掃描。隨后，通過(guò)專業(yè)的分類軟件對(duì)收集到的高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

實(shí)驗(yàn)涉及的布料品種繁多，包括丙烯酸纖維、棉布、亞麻布、尼龍、聚酯纖維、粘膠以及羊毛等。然而，在近紅外波段，一些天然織物如棉和絲的譜線幾乎完全一致，還有許多織物與棉的譜線也極為接近，這無(wú)疑增加了分類的難度。

近紅外波段的織物平均光譜，一些天然織物比如棉和絲的譜線幾乎完全一樣

近紅外波段的很多織物和棉有接近的譜線

收集純織物光譜庫(kù)，建立分類模型，并對(duì)不同成分比例的織物樣品進(jìn)行掃描，建立回歸模型估算未知樣品的成分比例。

分類模型的建立與優(yōu)化

為了克服這些困難，我們著手建立了分類模型。鑒于許多織物品種在化學(xué)和物理特性上的高度相似性，使得機(jī)械分揀機(jī)和普通相機(jī)難以將它們區(qū)分開來(lái)。從近紅外范圍（900nm至1700nm）收集的不同織物光譜圖中，我們也可以清晰地看到這一點(diǎn)。

為此，我們針對(duì)不同面料建立了二元分類模型，以判斷樣品中是否包含特定材料。在一個(gè)具體的分類模型中，我們?cè)O(shè)定了背景、滌綸面料和非滌綸面料三個(gè)類別。該模型僅使用純面料樣品進(jìn)行訓(xùn)練，而針對(duì)混合面料樣品進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)使用5%像素閾值進(jìn)行排序時(shí)，模型的準(zhǔn)確率達(dá)到了100%；即便在使用1%像素閾值的情況下，準(zhǔn)確率也高達(dá)98%。這一令人振奮的成功率表明，通過(guò)定制模型并針對(duì)特定類型面料進(jìn)行排序，同時(shí)結(jié)合多階段排序選項(xiàng)，我們可以顯著提升分類性能。

此外，考慮到大多數(shù)服裝都是由多種面料混紡而成，我們還建立了回歸模型。利用不同比例的棉混紡樣品進(jìn)行模型訓(xùn)練，這些樣品在混紡比例、濃度和顏色上均存在差異。訓(xùn)練集表現(xiàn)出了極強(qiáng)的相關(guān)性，并且通過(guò)回歸可視化工具，我們可以更加清晰地觀察到不同織物之間的差異，甚至超過(guò)了肉眼所能辨識(shí)的程度。