基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，A：利用圖像采集系統(tǒng)分別采集各個(gè)再造煙葉圖像；B：對(duì)獲取的多張?jiān)僭鞜熑~圖像進(jìn)行預(yù)處理；C：分別獲取再造煙葉的圖像特征并計(jì)算再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量；D：建立特征數(shù)據(jù)庫(kù)；E：采集待測(cè)煙絲各組分圖像；F：對(duì)待測(cè)煙絲各組分圖像進(jìn)行預(yù)處理；G：計(jì)算待測(cè)煙絲各組分圖像中待測(cè)煙絲特征數(shù)據(jù)量并進(jìn)行相關(guān)度計(jì)算，根據(jù)相關(guān)度計(jì)算結(jié)果對(duì)再造煙葉組分進(jìn)行分析識(shí)別；H：由分揀系統(tǒng)分揀出待測(cè)煙絲中的再造煙葉；I：分別稱量由并計(jì)算待測(cè)煙絲中再造煙葉組分比例。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)煙絲中再造煙葉組分的快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)化測(cè)定，提高測(cè)定效率與準(zhǔn)確性，降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，尤其涉及一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的 煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 卷煙配方設(shè)計(jì)是卷煙企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和核心，煙支中葉絲、膨脹葉絲、梗絲、 再造煙葉等組分的準(zhǔn)確摻配對(duì)卷煙物理指標(biāo)、煙氣特性及感官質(zhì)量存在不同程度的影響。 因此，快速準(zhǔn)確地測(cè)定出煙支中葉絲、膨脹葉絲、梗絲、再造煙葉等組分在煙絲中的比例，對(duì) 考查配方設(shè)計(jì)目標(biāo)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定煙絲混合工藝質(zhì)量及同質(zhì)化生產(chǎn)具有重要意義。
[0003] 由于檢測(cè)對(duì)象的特征復(fù)雜并且涉及相關(guān)技術(shù)瓶頸，因此煙絲組成成分的測(cè)定仍然 依靠手工分選和人為判讀。目前，通常使用的再造煙葉比例測(cè)定方法是將煙支中的再造煙 葉通過(guò)人工識(shí)別方法挑選出來(lái)，稱量后計(jì)算出比例?，F(xiàn)有的檢測(cè)方法操作步驟復(fù)雜，檢測(cè)效 率低，隨著工作量的增加將會(huì)產(chǎn)生較大誤差，不適用于大量檢測(cè)，測(cè)量效率和精度已經(jīng)很難 適應(yīng)現(xiàn)代化的檢測(cè)需求和高質(zhì)量卷煙生產(chǎn)的要求，并且不同人員的檢測(cè)結(jié)果之間也存在較 大誤差。
[0004] 由于加工方法和原料本身特性的差異，煙絲的不同組分間存在紋理、顏色、形態(tài)、 邊緣平滑程度的差異，這些差異的存在為計(jì)算機(jī)視覺(jué)手段識(shí)別各組分提供了特征參數(shù)。再 造煙葉在紋理、顏色、形態(tài)、邊緣平滑程度等方面均與其他組分有明顯的區(qū)別，可以通過(guò)計(jì) 算機(jī)視覺(jué)技術(shù)與其他組分進(jìn)行區(qū)分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，能夠 通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)單一組分再造煙葉的圖像進(jìn)行采集處理，獲取再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量并建立 特征數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)特征數(shù)據(jù)庫(kù)分析識(shí)別多組分煙絲中的再造煙葉，最終實(shí)現(xiàn)煙絲中再造煙 葉組分的快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)化測(cè)定，提高測(cè)定效率與準(zhǔn)確性，降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0006] 本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，包括以下步驟：
[0008] A :將多根再造煙葉平整無(wú)重疊的擺放，然后利用圖像采集系統(tǒng)分別采集各個(gè)再造 煙葉圖像；
[0009] B :利用圖像處理分析系統(tǒng)對(duì)獲取的多張?jiān)僭鞜熑~圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除每張?jiān)僭?煙葉圖像中的干擾和噪聲；
[0010] C :利用圖像處理分析系統(tǒng)分別獲取多張?jiān)僭鞜熑~圖像中再造煙葉的圖像特征，然 后根據(jù)再造煙葉的圖像特征計(jì)算再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量；
[0011] D :利用圖像處理分析系統(tǒng)根據(jù)多張?jiān)僭鞜熑~圖像中的再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量建 立特征數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0012] E :將待測(cè)煙絲通過(guò)鋪展分離系統(tǒng)平整無(wú)重疊的擺放，利用圖像采集系統(tǒng)采集待測(cè) 煙絲各組分圖像；
[0013] F :利用圖像處理分析系統(tǒng)對(duì)獲取的待測(cè)煙絲各組分圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除待測(cè)煙 絲各組分圖像中的干擾和噪聲；
[0014] G :圖像處理分析系統(tǒng)計(jì)算待測(cè)煙絲各組分圖像中待測(cè)煙絲特征數(shù)據(jù)量，并與步驟 D中所建立的特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量進(jìn)行相關(guān)度計(jì)算，根據(jù)相關(guān)度計(jì)算結(jié) 果對(duì)混合在煙絲中的再造煙葉組分進(jìn)行分析識(shí)別；
[0015] H :圖像處理分析系統(tǒng)將分析識(shí)別結(jié)果發(fā)送至分揀系統(tǒng)，由分揀系統(tǒng)分揀出待測(cè)煙 絲中的再造煙葉；
[0016] I :分別稱量由分揀系統(tǒng)分揀出的再造煙葉質(zhì)量和剩余組分質(zhì)量，并計(jì)算待測(cè)煙絲 中再造煙葉組分的比例。
[0017] 所述的步驟B中，圖像處理分析系統(tǒng)采用5X5像素的掃描窗口對(duì)獲取的再造煙葉 圖像按照自上到下、自左到右的順序進(jìn)行掃描，計(jì)算出掃描窗口內(nèi)再造煙葉圖像均值及方 差Var，若方差Var大于設(shè)定閾值T D，則對(duì)該點(diǎn)采用快速中值濾波方法進(jìn)行平滑處理，除去 再造煙葉圖像中的干擾和噪聲。
[0018] 所述的步驟C中，圖像處理分析系統(tǒng)將獲取的再造煙葉圖像轉(zhuǎn)換到HSV顏色空間； 結(jié)合Canny及Log邊緣檢測(cè)算子分別對(duì)R、G、B、H、S、V這六個(gè)分量的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，分 別記錄R、G、B、H、S、V分量圖像中煙絲區(qū)域的像素方差值V K、Ve、VB、VH、Vs、V v ;然后使用灰 度共生矩陣計(jì)算再造煙葉圖像中煙絲區(qū)域的對(duì)比度、熵、角二階矩和相關(guān)性四個(gè)紋理特征 值；其中，其中，R分量圖像表示在RGB顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的R值不變，G值與B值均為 零；G分量圖像表示在RGB顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的G值不變，R值與B值均為零；B分量圖 像表示在RGB顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的B值不變，R值與G值均為零；H分量圖像表示在HSV 顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的H值不變，S值與V值均為零；S分量圖像表示在HSV顏色空間，各 個(gè)像素點(diǎn)的S值不變，H值與V值均為零；V分量圖像表示在HSV顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的V 值不變，H值與S值均為零；步驟C中所述的特征數(shù)據(jù)量包括十個(gè)特征值，分別為再造煙葉 圖像中煙絲區(qū)域的VK、V e、VB、VH、Vs、Vv六個(gè)分量上的像素方差值，以及再造煙葉圖像中煙絲 區(qū)域的對(duì)比度、熵、角二階矩和相關(guān)性四個(gè)紋理特征值。
[0019] 所述的步驟D中，圖像處理分析系統(tǒng)分別計(jì)算每張?jiān)僭鞜熑~圖像中再造煙葉的特 征數(shù)據(jù)量，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)特征值的分布范圍C i (i = 1，2,…，10)，然后將各個(gè)范圍的取值乘以 對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)eji = 1，2，…，10)，最終建立特征數(shù)據(jù)庫(kù)Ti = Ciei(i = 1，2，…，10)， 均值 財(cái),e! ' *離釀白勺侄擻°
[0020] 所述的步驟F中，圖像處理分析系統(tǒng)采用5X5像素的掃描窗口對(duì)獲取的待測(cè)煙絲 各組分圖像中按照自上到下、自左到右的順序進(jìn)行掃描，計(jì)算出掃描窗口內(nèi)待測(cè)煙絲各組 分圖像中均值及方差Var，若方差Var大于設(shè)定閾值T D，則對(duì)該點(diǎn)采用快速中值濾波方法進(jìn) 行平滑處理，除去待測(cè)煙絲各組分圖像中的干擾和噪聲。
[0021] 所述的步驟G中，圖像處理分析系統(tǒng)分別計(jì)算待測(cè)煙絲特征數(shù)據(jù)量中的十個(gè)特 征值，并將這十個(gè)特征值分別導(dǎo)入特征數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后圖像處理分析系統(tǒng)計(jì)算待測(cè)煙絲的 與再造煙葉的相關(guān)度，待測(cè)煙絲與再造煙葉的相關(guān)度R的計(jì)算公式為

【權(quán)利要求】
1. 一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，其特征在于，包括W下步 驟： A ;將多根再造煙葉平整無(wú)重疊的擺放，然后利用圖像采集系統(tǒng)分別采集各個(gè)再造煙葉 圖像； B ;利用圖像處理分析系統(tǒng)對(duì)獲取的多張?jiān)僭鞜熑~圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除每張?jiān)僭鞜熑~ 圖像中的干擾和噪聲； C ;利用圖像處理分析系統(tǒng)分別獲取多張?jiān)僭鞜熑~圖像中再造煙葉的圖像特征，然后根 據(jù)再造煙葉的圖像特征計(jì)算再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量； D ;利用圖像處理分析系統(tǒng)根據(jù)多張?jiān)僭鞜熑~圖像中的再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量建立特 征數(shù)據(jù)庫(kù)； E ;將待測(cè)煙絲通過(guò)鋪展分離系統(tǒng)平整無(wú)重疊的擺放，利用圖像采集系統(tǒng)采集待測(cè)煙絲 各組分圖像； F ;利用圖像處理分析系統(tǒng)對(duì)獲取的待測(cè)煙絲各組分圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除待測(cè)煙絲各 組分圖像中的干擾和噪聲； G ;圖像處理分析系統(tǒng)計(jì)算待測(cè)煙絲各組分圖像中待測(cè)煙絲特征數(shù)據(jù)量，并與步驟D中 所建立的特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的再造煙葉的特征數(shù)據(jù)量進(jìn)行相關(guān)度計(jì)算，根據(jù)相關(guān)度計(jì)算結(jié)果對(duì) 混合在煙絲中的再造煙葉組分進(jìn)行分析識(shí)別； H ;圖像處理分析系統(tǒng)將分析識(shí)別結(jié)果發(fā)送至分棟系統(tǒng)，由分棟系統(tǒng)分棟出待測(cè)煙絲中 的再造煙葉； I :分別稱量由分棟系統(tǒng)分棟出的再造煙葉質(zhì)量和剩余組分質(zhì)量，并計(jì)算待測(cè)煙絲中再 造煙葉組分的比例。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，其特征 在于；所述的步驟B中，圖像處理分析系統(tǒng)采用5X5像素的掃描窗口對(duì)獲取的再造煙葉圖 像按照自上到下、自左到右的順序進(jìn)行掃描，計(jì)算出掃描窗口內(nèi)再造煙葉圖像均值及方差 Var,若方差Var大于設(shè)定闊值Td,則對(duì)該點(diǎn)采用快速中值濾波方法進(jìn)行平滑處理，除去再造 煙葉圖像中的干擾和噪聲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，其特征在 于；所述的步驟C中，圖像處理分析系統(tǒng)將獲取的再造煙葉圖像轉(zhuǎn)換到HSV顏色空間；結(jié)合 Canny及Log邊緣檢測(cè)算子分別對(duì)R、G、B、H、S、V該六個(gè)分量的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，分別記 錄R、G、B、H、S、V分量圖像中煙絲區(qū)域的像素方差值W V Vh、Vs、Vv ;然后使用灰度共 生矩陣計(jì)算再造煙葉圖像中煙絲區(qū)域的對(duì)比度、賭、角二階矩和相關(guān)性四個(gè)紋理特征值；其 中，其中，R分量圖像表示在RGB顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的R值不變，G值與B值均為零；G分 量圖像表示在RGB顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的G值不變，R值與B值均為零；B分量圖像表示 在RGB顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的B值不變，R值與G值均為零巧分量圖像表示在HSV顏色空 間，各個(gè)像素點(diǎn)的H值不變，S值與V值均為零；S分量圖像表示在HSV顏色空間，各個(gè)像素 點(diǎn)的S值不變，H值與V值均為零；V分量圖像表示在HSV顏色空間，各個(gè)像素點(diǎn)的V值不 變，H值與S值均為零；步驟C中所述的特征數(shù)據(jù)量包括十個(gè)特征值，分別為再造煙葉圖像 中煙絲區(qū)域的V V V Vh、Vs、Vv六個(gè)分量上的像素方差值，W及再造煙葉圖像中煙絲區(qū)域 的對(duì)比度、賭、角二階矩和相關(guān)性四個(gè)紋理特征值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，其特征在 于：所述的步驟D中，圖像處理分析系統(tǒng)分別計(jì)算每張?jiān)僭鞜熑~圖像中再造煙葉的特征數(shù) 據(jù)量，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)特征值的分布范圍QQ = 1，2,…，10)，然后將各個(gè)范圍的取值乘W對(duì)應(yīng) 的比例系數(shù)ei(i = 1，2，…，10)，最終建立特征數(shù)據(jù)庫(kù)Ti = CaQ = 1，2，…，10)，其中， 丈勺寺音 e, '為離散穂度飢到數(shù)。 才樂(lè)準(zhǔn)差
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，其特征在 于；所述的步驟F中，圖像處理分析系統(tǒng)采用5 X 5像素的掃描窗口對(duì)獲取的待測(cè)煙絲各組 分圖像中按照自上到下、自左到右的順序進(jìn)行掃描，計(jì)算出掃描窗口內(nèi)待測(cè)煙絲各組分圖 像中均值及方差Var,若方差Var大于設(shè)定闊值Td,則對(duì)該點(diǎn)采用快速中值濾波方法進(jìn)行平 滑處理，除去待測(cè)煙絲各組分圖像中的干擾和噪聲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的煙絲中再造煙葉比例測(cè)定方法，其特征 在于：所述的步驟G中，圖像處理分析系統(tǒng)分別計(jì)算待測(cè)煙絲特征數(shù)據(jù)量中的十個(gè)特征 值，并將該十個(gè)特征值分別導(dǎo)入特征數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后圖像處理分析系統(tǒng)計(jì)算待測(cè)煙絲的 與再造煙葉的相關(guān)度，待測(cè)煙絲與再造煙葉的相關(guān)度R的計(jì)算公式為K= H'，其中 10
，nG [1，10]，為待測(cè)煙絲的十個(gè)特征值中處于特征數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn) 范圍內(nèi)的數(shù)量；Xi為對(duì)應(yīng)特征值，K為特征數(shù)據(jù)庫(kù)中該特征值的均值；若相關(guān)度R大于等 于相關(guān)度闊值T，則判定當(dāng)前待測(cè)煙絲為再造煙葉；若相關(guān)度R小于相關(guān)度闊值T，則判 定當(dāng)前待測(cè)煙絲不是再造煙葉，其中，相關(guān)度闊值T為對(duì)應(yīng)特征數(shù)據(jù)庫(kù)的離散程度f(wàn)k,， Z = I TE[0.25,0.75]，e,=^。
【文檔編號(hào)】A24B3/14GK104256882SQ201410448154
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】董浩, 劉勇, 劉鋒, 張龍, 周明珠, 夏營(yíng)威, 荊熠, 周德成, 李曉輝, 王錦平, 邢軍 申請(qǐng)人:國(guó)家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心, 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院