專利名稱：一種適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，具體來說是采用了一種新型復合照明系統(tǒng)，以計算機視覺作為圖像處理方式的印刷包裝材料燙印面積比的檢測方法。
背景技術：
燙印(或轉移)俗稱燙金，是一種利用熱壓轉移原理，將電化鋁中的鋁層轉印到承印物表面上，以形成特殊金屬效果的印刷裝飾工藝。燙印(或轉移)工藝使煙用接裝紙更加美觀華麗，但是其成分比較復雜，可能會有重金屬、鄰苯二甲酸酯類、苯系物以及2，4-二硝基苯酚等有毒有害物質的污染。而煙用接裝紙是卷煙紙的口觸部分，燙印材料中含有的有害成分很有可能通過吸食卷煙進入人體，對消費者的健康產生影響。隨著吸煙與健康越來越受到社會各界的關注，國家煙草專賣局對卷煙制品中燙印的使用進行了規(guī)范，要求煙用接裝紙實際復合(含轉移、燙印)面積不得超過接裝紙面積的10%，且近唇端20 mm內不得采用復合(含轉移、燙印)工藝。煙用接裝紙的燙印往往具有燙印形狀不規(guī)則、燙印花紋繁復的特點，這給接裝紙中燙印面積的準確、有效計算帶來了一定的難度。2012年，韓云輝等人使用Photoshop軟件和ImageJ軟件對接裝紙中燙印面積進行計算，并探討了兩種方法的準確性、重復性和適用范圍，最終認為Photoshop法計算更準確，適用范圍更廣。Photoshop法主要是利用魔棒功能進行選取的，面對一些復雜的燙印圖形時，由于燙印花紋繁復、燙印色彩和背景較為接近，Photoshop并不能有效識別邊緣，造成一定的分析誤差和分析時間的增加。此外，Photoshop法需要將圖像采集和圖像分析分割開來，難以實現(xiàn)圖像的在線分析，分析過程中大量人為操作的引入也對分析的準確性造成一定的影響，這些都是煙用接裝紙燙印面積計算研究中急需解決的問題。綜上所述，為了彌補現(xiàn)行煙用接轉紙燙印面積比計算方法的不足，同時進一步降低卷煙制品的安全風險，充分保障消費者的健康利益，急需建立一種能夠有效、準確、在線測定煙用接裝紙燙印面積的計算方法，為日常的檢驗監(jiān)管工作提供技術支撐。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是建立一種能夠有效、準確、在線測定煙用接裝紙燙印面積的計算方法，能夠有效降低煙用接裝紙燙印面積計算中人為因素的影響，實現(xiàn)煙用接裝紙燙印面積的實時在線分析。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
一種適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，通過采用雙光源照明系統(tǒng)、C⑶成像系統(tǒng)和計算機圖像處理分析方式，利用燙印區(qū)域具有鏡面反射特性，而非燙印區(qū)域具有漫反射的特性，將燙印區(qū)域 和非燙印區(qū)域分割出來，進而計算出燙印區(qū)域面積及占接裝紙總面積的百分比，具體步驟為(I)樣品制備，(2)圖像采集處理分析，(3)計算結果。所述樣品制備是指在一定的溫度和相對濕度下，在接裝紙樣品上連續(xù)的燙印區(qū)域內裁取50 _的紙張片段，然后準確測量接裝紙的寬度并從中線位置將接裝紙裁為兩部分，取出一部分作為試驗樣品。將制備好的試驗樣品固定在載物臺上，保證樣品平直，不發(fā)生卷曲。樣品制備的溫度和濕度分別是:20±5。(!'和(65±5) %,其作用是保證制樣條件一致，在這樣的溫、濕度條件下紙張樣品保持較好的延展性，不會發(fā)生卷曲。在本步驟中裁取的接裝紙長度為50 mm，其作用是保證圖像采集區(qū)域覆蓋一個完整的濾棒圓周，圖像分析是能夠準確獲取一個完整的燙印單元(接裝紙上的燙印區(qū)域一般是連續(xù)，而在卷煙上使用的長度是一定的，選擇合適的圖像采集區(qū)域是圖像分析的基礎。目前卷煙濾嘴的圓周一般在15.(Γ30.0 mm之間，比較常見的濾嘴圓周在24.(Γ25.0 mm之間，而接裝紙的搭口長度一般是0.1 _，所以在50 _的裁取長度下可以覆蓋一個完整的濾棒圓周)。所述圖像采集處理分析是根據(jù)燙印區(qū)域與非燙印區(qū)域對光線具有不同的反射能力，采用電荷耦合元件(CCD)完成圖像的采集，包括(I)燙印區(qū)域的提??；(2)單個燙印單元的提取。燙印區(qū)域的提取:燙印區(qū)域具有鏡面反射特性，而非燙印區(qū)域為漫反射特性，在雙光源的照明系統(tǒng)下，一套光源用于強化燙印區(qū)域的鏡面反射特性，另一套光源弱化該特性；非燙印區(qū)域不具有鏡面反射特性，因此在兩種光源下表現(xiàn)出相似的外觀，而燙印區(qū)域在兩種光源作用下表現(xiàn)出的差異較大；利用這種差異，就可以初步實現(xiàn)燙印區(qū)域的提取；獲取初步圖像之后經過必要的去噪、二值化等預處理，將兩幅圖像相減，即可去除或降低非燙印區(qū)域的灰度值，使得燙印區(qū)域在圖像中得到增強，實現(xiàn)燙印區(qū)域的準確提??；
單個燙印單元的提取:得到燙印區(qū)域的二值化圖像后，為識別圖像中的單個燙印單元，需對圖像中的各個形狀進行匹配，匹配成功的兩個圖形元素之間的間隔就是一個燙印單元周期，燙印單元被準確識別之后就可以用于后續(xù)的圖像分析。圖像采集時所用的雙光源系統(tǒng)，包括頂光源、側光源，所述頂光源由同軸光源和圓頂光源組成，組合后的光源能夠為視場提供小入射角的照明光線，包括入射角為零的同軸光線，用于強化燙印區(qū)域的鏡面反射特性，所述側光源由位于視場兩側的兩條線性光源組成，為視場提供近90度的大入射角照明光線用于弱化燙印區(qū)域的鏡面反射特性。圖像采集時使用了必要的去噪、二值化等預處理，其作用是把燙印區(qū)域較好的從背景中提取出來。提取單個燙印單元時采用了圖像形態(tài)學的方法對圖像中的各個形狀進行匹配，匹配成功的兩個圖形元素之間的間隔就是一個燙印單元周期，其作用是避免人工確定燙印單元周期，保證燙印單元提取的準確性。在本步驟中，引入標準尺對采集的圖像進行校準，標準尺的直徑是7500 Mm。CXD首先采集標準尺的圖像，然后根據(jù)獲取的標準尺的圖像對整個視場進行尺寸校正。(通過標準尺校正的過程是行業(yè)內公知的技術，也有人使用一元或者一角的硬幣磨平作為矯正標準等。
在本發(fā)明中，分別計算煙用接裝紙燙印區(qū)域面積和煙用接裝紙選定區(qū)域的總面積，用煙用接裝紙燙印區(qū)域面積除以煙用接裝紙選定區(qū)域的總面積即獲得煙用接裝紙燙印面積比。計算結果是將煙用接裝紙燙印百分比的計算按下式進行計算:
權利要求
1.一種適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，其特征在于:通過采用雙光源照明系統(tǒng)、CCD成像系統(tǒng)和計算機圖像處理分析方式，利用燙印區(qū)域具有鏡面反射特性，而非燙印區(qū)域具有漫反射的特性，將燙印區(qū)域和非燙印區(qū)域分割出來，進而計算出燙印區(qū)域面積及占接裝紙總面積的百分比，具體步驟為(I)樣品制備，(2)圖像采集處理分析，(3)計算結果O
2.根據(jù)權利要求1所述的適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，其特征在于:所述樣品制備是指在一定的溫度和相對濕度下，在接裝紙樣品上連續(xù)的燙印區(qū)域內裁取50_的紙張片段，然后準確測量接裝紙的寬度并從中線位置將接裝紙裁為兩部分，取出一部分作為試驗樣品。
3.根據(jù)權利要求1所述的適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，其特征在于:所述圖像采集處理分析是根據(jù)燙印區(qū)域與非燙印區(qū)域對光線具有不同的反射能力，采用電荷耦合元件(CCD)完成圖像的采集，包括(I)燙印區(qū)域的提??；(2)單個燙印單元的提??； 燙印區(qū)域的提取:燙印區(qū)域具有鏡面反射特性，而非燙印區(qū)域為漫反射特性，在雙光源的照明系統(tǒng)下，一套光源用于強化燙印區(qū)域的鏡面反射特性，另一套光源弱化該特性；非燙印區(qū)域不具有鏡面反射特性，因此在兩種光源下表現(xiàn)出相似的外觀，而燙印區(qū)域在兩種光源作用下表現(xiàn)出的差異較大；利用這種差異，就可以初步實現(xiàn)燙印區(qū)域的提??；獲取初步圖像之后經過必要的去噪、二值化等預處理，將兩幅圖像相減，即可去除或降低非燙印區(qū)域的灰度值，使得燙印區(qū)域在圖像中得到增強，實現(xiàn)燙印區(qū)域的準確提?。? 單個燙印單元的提取:得到燙印區(qū)域的二值化圖像后，為識別圖像中的單個燙印單元，需對圖像中的各個形狀進行匹配，匹配成功的兩個圖形元素之間的間隔就是一個燙印單元周期，燙印單元被準確識別之后就可以用于后續(xù)的圖像分析。
4.根據(jù)權利要求1所述的適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，其特征在于:圖像采集時所用的雙光源系統(tǒng)，包括頂光源、側光源，所述頂光源由同軸光源和圓頂光源組成，組合后的光源能夠為視·場提供小入射角的照明光線，包括入射角為零的同軸光線，用于強化燙印區(qū)域的鏡面反射特性，所述側光源由位于視場兩側的兩條線性光源組成，為視場提供近90度的大入射角照明光線用于弱化燙印區(qū)域的鏡面反射特性。
5.根據(jù)權利要求1所述的適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，其特征在于:計算結果是將煙用接裝紙燙印百分比的計算按下式進行計算:AfO 一 _____*It '酬—Aj 式中: R=煙用接裝紙的燙印面積百分比； A1=煙用接裝紙燙印區(qū)域面積，單位是Mffl2 ； Aj =煙用接裝紙選定區(qū)域的總面積，單位是Mffl2。
全文摘要
一種適于測定煙用接裝紙燙印面積的檢測方法，其特征在于通過采用雙光源照明系統(tǒng)、CCD成像系統(tǒng)和計算機圖像處理分析方式，利用燙印區(qū)域具有鏡面反射特性，而非燙印區(qū)域具有漫反射的特性，將燙印區(qū)域和非燙印區(qū)域分割出來，進而計算出燙印區(qū)域面積及占接裝紙總面積的百分比，具體步驟為(1)樣品制備，(2)圖像采集處理分析，(3)計算結果。本發(fā)明方法通過對樣品制備、圖像采集以及圖像分析進行全新設計，與現(xiàn)有技術相比具有如下特點和優(yōu)勢采用雙光源照明系統(tǒng)，利用燙印區(qū)域具有鏡面反射特性，而背景區(qū)域漫反射的特性，準確有效地把燙印區(qū)域從背景中提取出來。整個過程實現(xiàn)了完全的自動化，有效地節(jié)省了分析時間，極大地降低了人為因素的影響。
文檔編號G01B11/28GK103245307SQ201310191979
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月22日 優(yōu)先權日2013年5月22日
發(fā)明者范子彥, 李中皓, 邊照陽, 陳再根, 董浩, 劉楠, 楊飛, 姜興益, 張洪非, 陳歡, 李雪, 唐綱嶺, 胡清源 申請人:國家煙草質量監(jiān)督檢驗中心