纺织品 纤维定量分析 显微镜智能识别法-编制说明

一、工作简况

1．任务来源和起草单位

根据国标委下达的《纺织品纤维定量分析显微镜智能识别法》的制定计划（计划编

号为：20213113-T-608），由全国纺织品标准化技术委员会归口，全国纺织品标准化技术委

员会基础标准分会执行，由中纺标（深圳）检测有限公司、内蒙古鄂尔多斯资源股份有限公

司、纺织工业标准化研究所等负责起草。

2、目的和意义

纺织品在生产和销售过程中，首要考虑的是织物中的纤维类别和成分比例。纤维含量的

检测标准大多数采用GB/T2910系列标准、FZ/T01101、FZ/T30003、GB/T40905.1及

GB/T16988等标准进行定量分析，日常批量检测时，有时需要使用大量强酸、强碱或有机试

剂等有害化学品，长期接触这些化学试剂，会强烈刺激呼吸道黏膜和腐蚀皮肤，稍有不慎极

易反生烧伤、中毒事故，对实验人员的身体产生极大危害；有时采用人工镜数的测试方法，

但是人工操作效率低、主观性强、误判率较高。

本标准采用光学显微镜法，具备一键式测量，能实现试样图像的无损、快速采集。显

微镜智能识别意味着精细、可度量、可重复，确保每一批样品都具有同样水平的高质量测试，

并将误差降到最低。将带动纺织检测升级，实现从手动到自动、从低产量到高产量的转变，

将纺织检测引入了更加安全的工作环境，减少事故的发生和人为因素差错的出现。现对目前

市场上存在的设备进行了相关的比对测试。显微镜智能识别法能为检测机构带来可持续的流

程，可减少酸、碱的使用量，降低消耗，减少有害废液、废气等的排放，减少环境污染和人

员主观因素，提高纤维含量的准确率和效率。

3、主要工作过程

（1）2021年9-11月，成立起草小组，收集和分析相关资料和采购样品；

（2）2021年12月-2022年3月，拟定试验方案，开始进行验证试验形成标准草案；

（3）2022年4月-2023年6月，根据验证试验情况，完成标准编制说明，召开起草组讨论

会，对标准内容进一步完善；

（4）2023年7月，根据讨论意见修改形成征求意见稿发标委会秘书处广泛征求意见。

二、标准编制原则

1.按照GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求编写本标准。

2.在制定过程中进行了大量验证试验，以确保本标准的科学性，保证与相关标准的协调一

致。

3.广泛取样，标准各项指标的确定涵盖了市场上多数类别的相关产品。

三、主要技术内容的确定

1.范围

显微镜智能识别法是基于纤维纵向形态特征差异，通过人工智能视觉技术深度学习后，

迭代、优化模型，使得设备能够智能识别纤维类别和测量直径，从而可直接进行纤维定量分

析。纤维纵向形态特征有明显区分的纤维，目前均是人工判断类别和手动操作设备测量直径；

根据人工机器视觉应用场景，此类纤维的识别分类和直径测量可通过人工智能视觉技术进行

深度学习，通过人工智能视觉技术和配套硬件设备，从而实现智能识别和自动测量直径；由

于视觉技术学习、迭代、优化模型需要较长时间，本方法特挑选了行业中最具代表性的两大

类产品作为本方法的验证实例验证方法的可行性和可靠性，即是毛绒产品和棉亚麻产品。

2．设备参数

对市面现有仪器进行调研后，发现各家仪器参数存在差异；跟相关AI公司沟通后，了

解设备参数对纤维识别和自动测量的影响，特对关键因素作以下相关要求：

a)光学数码显微镜放大倍数由被测纤维纵向形态特征区分度的高低来决定，如棉麻类

可以用低倍数的光学数码显微镜，如300倍即可；绵羊毛和山羊绒的纵向形态特征非常相似，

则需要更高倍数的光学数码显微镜，以便观察更细致的特征差异，故规定了数码光学显微镜

至少为300倍（或更大倍数均可）；

b)根据相关人工镜数操作，待测纤维制片后，测量线路呈“弓”字形走位，智能设备

模拟人工操作，并能进行智能分析，要保证纤维测试总根数在1500根以上，且路径采图覆

盖率应≥70%；

c)根据智能设备分析纤维成像图片的需要，系统成像及采图的分辨率优于1um/像素；

3.模型建立步骤

3.1为了进一步获取图像、提取纤维以及获得模型的全程方法，需要进行步骤分解（可参考

图1所示）。

图1模型建立流程图

a)获取纤维标准样品数据集；

b)利用人工智能AI分析法自动从样本图像中提取出每个纤维图像，自动标注确定纤维类

别；

c)将纤维图像数据集进行图像预处理以及数据增强；

d)将纤维图像和对应标注组成的数据集划分为训练集和验证集两部分；

e)构建AI模型，进行纤维种类自动分类模型的训练；

f)将训练后的分类模型，基于验证集进行模型评估和误差分析；

g)若未达到模型评价指标，则继续从多方面进行优化，迭代更新模型；

h)若已达到模型评价指标，则实施模型部署与应用。

需要注意的是，这里提到的步骤b-f由于实施方法并不唯一。只要所采用的提取方法和分类

模型在标准数据集上达到规定的指标要求，即可应用到基于显微镜智能识别的纺织品纤维定

量分析方法中。因此，提出的纤维图像提取方法和纤维分类模型获取方法，仅作为纺织品纤

维定量分析时的参考实施方法。

3.2模型的评估验收

评估模型在验证集上的性能效果，可采用的评价指标包括但不限于：准确率（Accuracy）、

查全率（Recall）、查准率（Precision）等进行数理统计，进行综合比对，对模型进行迭代

更新，从而提高模型泛化能力，从而选取性能表现最优的模型。

为保证构建的模型有效且模型分类能力满足需求，模型评价指标应至少达到如下表1

期望值：

表1模型评价指标要求

AccuracyPrecisionRecall

指标

（准确率）（查准率）（查全率）

需求值≥93%≥96.15%≥96%

需要注意的是：需求值跟模型应用的场景和迭代优化模型有关，估此值仅为参考值。

在二分类问题中，样本包括：正样本，负样本。当分类器预测结束，可以通过绘制出混

淆矩阵（confusion_matrix），其中分类结果分为如下几种：

表2混淆矩阵

预测值

混淆矩阵（confusion_matrix）

正(纤维1)负(纤维2)

正(纤维1)TPFN

真实值

负(纤维2)FPTN

准确率accuracy=(TP+TN)/(TP+TN+FP+FN),

查准率precision=TP/(TP+FP),

查全率recall=TP/(TP+FN)

4.直径验证试验

4.1试验样品的取样和制备

试验样品的取样和制备按照GB/T40905.1规定执行。

4.2直径测量

山羊绒、绵羊毛纤维直径的测量计算参照GB/T40905.1规定执行；棉、亚麻纤维直径

的测量计算参照FZ/T30003规定执行。

4.3是否调湿对纤维直径测量的影响

采用智能纤维分析仪测量调湿4h山羊绒、绵羊毛、棉、亚麻和未经调湿（常温下）的

纺织品纤维直径数据见表3。

表3未经调湿（常温下）和调湿4h纤维直径测量数据

纤维种类测量根数（根）直径（um）绝对值差（um）

未经调湿绵羊毛106118.04

0.39

调湿4h绵羊毛70618.43

未经调湿山羊绒104717.58

0.16

调湿4h山羊绒58317.74

未经调湿棉55214.86

0.01

调湿4h棉55414.87

未经调湿亚麻76616.74

0.33

调湿4h亚麻69417.07

以上数据证明，温湿度对纤维直径测量结果有影响，因此，试样应在GB/T6529规定

的标准大气中调湿至少4小时。

4.4采用细度标准样品的校准

采用GSB02-2769-2011山羊绒细度标准样品和INTERWOOLLABS标准毛条进行直径测量

验证，其测量结果在规定偏差内，具体情况见表4。

表4细度标样仪器校准结果

标样类型标准值（um）实测值（um）评价

山羊绒细度标样14.23±0.3414.04合格

山羊绒细度标样15.93±0.4415.86合格

绵羊毛细度标样17.64±0.3017.73合格

绵羊毛细度标样18.86±0.3518.72合格

5毛绒验证试验

5.1不同颜色山羊绒纤维纯样的验证数据

采用毛绒智能纤维分析仪测试收集不同颜色的纯山羊绒纤维数据如表5。

表5不同颜色纯山羊绒纤维检测结果

序号样品形态标准含量%颜色人工检测AI一次结果%AI二次结果%

结果%

1纤维100白绒97.297.996.1

2纤维100青绒97.395.494.6

3纤维100紫绒97.495.996.0

4纤维100浅蓝色97.595.296.2

5纤维100浅粉色97.396.597.1

6纤维100浅黄色97.496.594.2

7纤维100驼色97.095.496.8

8纤维100红色97.696.294.1

9纤维100蓝色97.396.195.0

10纤维100紫红色97.694.895.7

11纤维100墨绿色97.295.795.1

12纤维100藏蓝色97.196.894.7

总平均值%95.7

标准偏差0.99

统计量FF=0.79临界值F（0.05）=2.71

F<F（0.05）在0.05显著性水平时，以上样品是均匀的，方法是稳定的。

5.2不同颜色纯绵羊毛纤维的验证数据

采用毛绒智能纤维分析仪测试收集不同颜色的纯绵羊毛纤维数据如表6。

表6不同颜色纯绵羊毛纤维检测结果

序号样品形态标准含量%颜色人工检测AI一次结果%AI二次结果%

结果%

1纤维100白色10096.498.0

2纤维100蓝色10095.096.4

3毛条100黄色10096.698.9

4纤维100浅蓝色10099.299.1

5纤维100浅粉色10099.397.8

6纤维100浅黄色10098.799.5

7纤维100驼色10098.497.5

8纤维100红色10097.898.7

9纤维100蓝色10095.897.6

10纤维100紫红色10095.298.1

11纤维100墨绿色10095.394.8

12纤维100藏蓝色10095.296.7

总评均值%97.3

标准偏差1.91

统计量FF=2.71临界值F（0.05）=3.06

F<F（0.05）在0.05显著性水平时，以上样品是均匀的，方法是稳定的。

5.3不同颜色纯山羊绒纱线及织物的验证数据

采用毛绒智能纤维分析仪测试收集不同颜色的纯山羊绒纱线及织物数据如表7。

表7不同颜色纯山羊绒纱线及织物检测结果

序号样品形态标准含量%颜色人工检测AI一次结果%AI二次结果%

结果%

1纱线100白绒10096.898.9

2纱线100青绒10097.498.7

3纱线100紫绒10095.897.1

4纱线100浅色10095.897.5

5纱线100中色10096.895.2

6纱线100深色10094.895.3

7针织物100浅色10098.397.6

8针织物100中色10095.197.2

9针织物100深色10095.296.7

10机织物100浅色10098.897.2

11机织物100中色10097.295.1

12机织物100深色10094.997.2

总评均值%96.7

标准偏差1.45

统计量FF=1.63临界值F（0.05）=2.71

F<F（0.05）在0.05显著性水平时，以上样品是均匀的，方法是稳定的。

5.4不同颜色纯绵羊毛纱线及织物的验证数据

采用毛绒智能纤维分析仪测试收集不同颜色的纯绵羊毛纱线及织物数据如表8。

表8不同颜色纯绵羊毛纱线及织物检测结果

序号样品形态标准含量%颜色人工检测AI一次结果%AI二次结果%

结果%

1纱线100白色10095.796.5

2纱线100漂白色10096.598.9

3纱线100浅色10097.295.8

4纱线100中色10098.296.7

5纱线100深色10096.298.8

6针织物100浅色10096.297.4

7针织物100中色10098.395.4

8针织物100深色10097.896.1

9机织物100浅色10095.596.7

10机织物100中色10098.896.7

11机织物100深色10098.697.8

总评均值%97.1

标准偏差1.29

统计量F

F=0.58临界值F（0.05）=2.85

F<F（0.05）在0.05显著性水平时，以上样品是均匀的，方法是稳定的。

5.5不同混纺比例山羊绒和绵羊毛样品的验证数据

采用毛绒智能纤维分析仪测试收集的不同试样形式、不同颜色、不同混纺比例山羊绒绵

羊毛样品数据如表9。

表9不同混纺比例山羊绒绵羊毛样品检测结果

序样品标准混纺含量%颜色人工检测结果%AI一次结果%AI二次结果%

号形态

1纤维10%羊绒90%羊毛白色8.5%羊绒91.5%羊毛7.5%羊绒92.5%羊毛8.3%羊绒91.7%羊毛

2纤维30%羊绒70%羊毛浅色27.8%羊绒72.2%羊毛34.2%羊绒65.8%羊毛29.5%羊绒70.5%羊毛

3纤维50%羊绒50%羊毛中色48.5%羊绒51.5%羊毛45.2%羊绒54.8%羊毛46.4%羊绒53.6%羊毛

4纤维70%羊绒30%羊毛深色68.2%羊绒31.8%羊毛66.2%羊绒33.8%羊毛65.8%羊绒34.2%羊毛

5纤维90%羊绒10%羊毛浅色89.4%羊绒11.6%羊毛88.2%羊绒11.8%羊毛87.6%羊绒12.4%羊毛

6纱线20%羊绒80%羊毛浅色19.7%羊绒80.3%羊毛21.7%羊绒78.3%羊毛23.8%羊绒76.2%羊毛

7纱线30%羊绒70%羊毛中色28.4%羊绒71.6%羊毛26.8%羊绒73.2%羊毛27.2%羊绒72.8%羊毛

8纱线50%羊绒50%羊毛深色51.2%羊绒48.8%羊毛46.0%羊绒54.0%羊毛45.8%羊绒54.2%羊毛

9纱线70%羊绒30%羊毛浅色71.8%羊绒28.2%羊毛67.2%羊绒32.8%羊毛65.9%羊绒34.1%羊毛

10纱线90%羊绒10%羊毛中色90.5%羊绒9.5%羊毛88.2%羊绒11.8%羊毛87.6%羊绒12.4%羊毛

11针织物10%羊绒90%羊毛中色8.9%羊绒91.1%羊毛7.8%羊绒92.2%羊毛8.0%羊绒92.0%羊毛

12针织物30%羊绒70%羊毛深色26.8%羊绒73.2%羊毛29.2%羊绒70.8%羊毛26.2%羊绒73.8%羊毛

13针织物50%羊绒50%羊毛浅色48.7%羊绒51.3%羊毛46.7%羊绒53.3%羊毛45.9%羊绒54.1%羊毛

14针织物70%羊绒30%羊毛中色67.3%羊绒32.7%羊毛66.8%羊绒73.2%羊毛67.5%羊绒72.5%羊毛

15针织物90%羊绒10%羊毛深色89.7%羊绒10.3%羊毛85.8%羊绒14.2%羊毛86.8%羊绒13.2%羊毛

16机织物10%羊绒90%羊毛深色8.7%羊绒91.3%羊毛7.2%羊绒92.8%羊毛7.8%羊绒92.2%羊毛

17机织物30%羊绒70%羊毛中色30.5%羊绒69.5%羊毛32.0%羊绒68.0%羊毛30.7%羊绒69.3%羊毛

18机织物50%羊绒50%羊毛深色51.7%羊绒48.3%羊毛51.8%羊绒48.2%羊毛49.7%羊绒50.3%羊毛

19机织物70%羊绒30%羊毛深色67.9%羊绒32.1%羊毛66.4%羊绒33.6%羊毛65.4%羊绒34.6%羊毛

20机织物90%羊绒10%羊毛深色87.2%羊绒12.8%羊毛86.1%羊绒13.9%羊毛85.4%羊绒14.6%羊毛

平均偏差%1.5，最大3.22.9；最大4.82.8；最大4.6

从表5-表9结果验证，对于山羊绒含量从低到高，不同的试样形式、不同颜色、不同

的混纺比例，均得出均匀稳定的检测结果，且偏差均在5%之内。说明该方法是可行的、稳

定的。

6棉/亚麻纤维含量验证

6.1纯棉验证数据

采用棉麻智能纤维分析仪测试收集不同颜色纱线及织物纯棉数据如表10。

表10不同颜色及织物纯棉检测结果

序号样品形标准颜色人工AI一次结果%AI二次结果%最大偏差绝

检测对值%

态含量%结果%

1纱线100白色10098.999.11.2

2纱线100黑色10099.098.61.4

3针织100黄色10098.299.11.9

4针织100红色10098.699.21.6

5针织100蓝色10099.398.61.4

6针织100灰色10098.298.90.7

7针织100白色10099.599.40.1

8针织100黑色10098.699.00.4

9机织100黄色10098.999.11.2

10机织100红色10099.098.70.3

11机织100蓝色10098.599.20.7

12机织100灰色10098.698.10.5

测试数据结果最大绝对偏差在2%以内，满足测试需求，说明测试方法稳定、可靠。

6.2纯亚麻验证数据

采用棉麻智能纤维分析仪测试收集不同颜色纱线及织物纯亚麻数据如表11。

表11不同颜色及织物纯亚麻检测结果

序号样品形标准颜色人工检AI一次结果%AI二次结果%最大偏差绝

测结对值%

态含量%果%

1纱线100白色10099.298.60.6

2纱线100黑色10099.498.80.6

3针织100黄色10099.298.50.7

4针织100红色10098.699.71.1

5针织100蓝色10098.298.80.6

6针织100灰色10098.698.10.5

7机织100白色10099.399.30

8机织100黑色10098.798.10.6

9机织100黄色10098.699.20.6

10机织100蓝色10098.098.90.9

11机织100黑色10099.198.60.5

12机织100灰色10099.098.50.5

测试数据结果最大绝对偏差在2%以内，满足测试需求，测试方法稳定、可靠。

6.3不同混纺比例棉亚麻样品的验证数据

采用棉麻智能纤维分析仪测试收集不同试样形式、不同颜色、不同混纺比例棉亚麻样品

数据如表12。

表12不同混纺比例棉亚麻样品检测结果

序样品颜色人员检测结果%AI检测结果%最大偏差绝对值%

号形态

1白色48.2%棉51.8%亚麻0.6

纤维48.8%棉51.2%亚麻

2白色45.0%棉55.0%亚麻45.7%棉54.3%亚麻0.7

纱线

3白色47.1%棉52.9%亚麻46.5%棉53.5%亚麻0.6

纱线

4黑色51.1%棉48.9%亚麻50.4%棉49.6%亚麻0.7

纱线

5黑色42.6%棉57.4%亚麻2.4

针织45.0%棉55.0%亚麻

6中色70.9%棉29.1%亚麻0.9

针织70.0%棉30.0%亚麻

7红色86.0%棉14.0%亚麻84.2%棉15.8%亚麻1.8

针织

8黑色80.0%棉20%亚麻77.7%棉22.3%亚麻2.3

针织

9灰色40.5%棉59.5%亚麻38.6%棉61.4%亚麻1.9

机织

10黑色45.0%棉55.0%亚麻43.6%棉56.4%亚麻1.4

机织

11中色75.0%棉25.0%亚麻74.0%棉26.0%亚麻1.0

机织

12卡其84.1%棉15.9%亚麻82.5%棉17.5%亚麻1.6

机织

测试数据结果最大绝对偏差在3%以内，满足测试需求，测试方法稳定、可靠。

从表10-表12结果验证，对于不同的试样形式、不同颜色、不同的混纺比例，均得出

均匀稳定的检测结果，且偏差均在3%之内。说明该方法是可行的、稳定的。

7重复性验证

7.1测试不同混纺比例山羊绒绵羊毛样品及纯纺样品的验证数据

采用毛绒智能纤维分析仪测试不同混纺比例山羊绒绵羊毛样品及纯纺样品数据如表

13。

表13不同混纺比例山羊绒绵羊毛样品及纯纺样品检测结果

序测试次样品形标准含量颜色AI测试羊绒最大偏差%标准偏差%

结果

号数态%

196.1

1297.9

396.1

496.5

596.4

纱线

6100%浅色96.52.30.89

山羊绒

798.4

897.3

998.4

1097.9

1198.4

1297.7

131.1

231.1

329.8

428.9

529.9

30%

630.3

2针织物羊绒中色2.80.79

730.3

70%

831.2

羊毛

930.7

1031.7

1130.3

1229.3

119.5

219.5

319.6

419.2

517.1%羊17.0

36绒82.9%深色19.32.60.91

机织物

羊毛

719.5

819.5

919.6

1019.2

1117.0

1219.3

11.0

4

21.0

31.4

40.9

50.6

100%中色0.80.20

6针织物0.8

羊毛

70.8

81.0

91.0

100.9

110.6

120.8

139.4

239.4

5340.8

441.2

40.3%羊

542.5

原绒

绒59.7%白色3.11.11

642.3

羊毛

739.9

840.0

940.6

1041.2

1142.2

1242.3

由表12结果验证，对于不同混纺比例山羊绒绵羊毛样品及纯纺样品，毛绒智能纤维分

析仪测试数据结果最大绝对偏差在3.1%以内，最大标准偏差1.11%，满足测试需求，测试方

法重复性满足要求。

7.2测试不同混纺比例棉亚麻样品及纯纺样品的验证数据

采用棉麻智能纤维分析仪测试不同混纺比例棉亚麻样品及纯纺样品数据如表14。

表14不同混纺比例棉亚麻样品及纯纺样品检测结果

序测试次样品形态标准含颜色AI测试亚麻最大偏差%标准偏差%

结果%

号数量

11.71

21.82

32.20

42.61

51.05

纱线

16100%浅色2.531.90.72

7棉0.81

80.82

92.51

102.20

110.71

120.98

131.06

2

231.48

332.07

3.00.83

432.60

530.99

70%中色

6针织物31.92

7棉30%30.84

8亚麻31.43

932.89

1029.89

1131.68

1232.68

173.77

3272.18

373.33

473.97

573.15

28.4%深色

6针织物72.80

7棉71.88

871.6%72.03

9亚麻73.272.40.75

1071.59

1172.32

1273.39

197.95

4

298.44

398.62

498.91

599.21

100%中色

6针织物99.501.60.40

7亚麻99.14

898.91

999.12

1099.14

1199.18