[发明专利]一种基于变径圆的计算机视觉烟丝宽度检测方法

说明书

一种基于变径圆的计算机视觉烟丝宽度检测方法，包括以下步骤：A）将烟丝置于载物台上并用玻璃片压平。B）使用摄像装置采集原始烟丝图像。C）采集后的原始烟丝图像经二值化、开运算等预处理去除面积小于20像素的碎烟丝图像，并将多个目标区域分离开以便逐根处理烟丝。D）检测单根烟丝有效轮廓。E）检测单根烟丝骨架中心线。F）从中心线一端以一定步长做变径圆，并自适应调整圆心位置，直至最大半径圆与轮廓线相切。G）对采集到的烟丝宽度进行数据分析包括筛除无效数据，求取平均宽度等。该方法最大特点是以与烟丝轮廓相切的最大半径圆直径作为烟丝宽度，具有准确性高，流程少，检测速度快的特点。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体是一种基于变径圆的计算机视觉烟丝宽度检测方法。

背景技术

烟丝是卷烟生产过程中的主要原材料，也是卷烟烟气的主要来源。烟叶经过加工后切丝宽度通常在0.7mm-1.3mm之间，其宽度对卷烟燃烧性能以及感官质量具有较大影响。目前，对烟丝宽度的测量主要还是依赖人工测量，其过程繁琐、费时，并且不同检测人员、不同检测手法对检测结果也会产生较大影响。随着计算机视觉检测技术的不断发展，由于其快速准确等特点，不断被应用到各行各业。现有计算机视觉检测技术主要包括图像采集、图像传输、图像分析等过程，其中图像分析技术主要又包括图像二值化、滤波、分割、提取特征值和指标检测输出等步骤。

目前，国内对烟丝宽度的检测主要依靠人工检测，也有借助计算机视觉检测的方法。中国专利CN109946300A提供了风送和滚筒加工过程中烟丝耐加工性的检测方法，但并未提供一种合理有效的宽度检测方法。

中国专利CN201910761617.8提供了一种基于机器视觉检测技术测量烟丝宽度的新方法。该方法在对烟丝骨骼化并分段处理，提取中心线，通过设定烟丝骨架中心线单区域像素宽度阈值、像素点宽度偏离系数和标准偏差阈值范围，对满足条件的像素均值计算，得到片段烟丝宽度。该方法对各种阈值设定范围有一定要求，并需要模型回归，过程繁琐，不够直接简便，对操作人员要求较高。

中国专利CN201910984864.4提供了一种基于机器视觉的在线自适应烟丝宽度测量方法。该方法通过对轮廓中心线标记若干点，并过标记点作中心线的法线，测得法线与烟丝轮廓线的交点距离即为烟丝宽度。该方法需要预设模板并对模板匹配，需要设定匹配系数和匹配矩阵，操作难度较高，给应用造成了困难。

夏营威等提出了一种基于Hough变换的烟丝切口识别方法和切口配对准则，（夏营威等.基于计算机视觉的烟丝宽度测量方法[J].烟草科技,2014(09):10-14.）， 该方法通过烟丝两侧匹配的平行切口线段间距作为烟丝宽度。该方法虽然可以较为准确的检测烟丝宽度，但准确性依赖于相互匹配的线段，对于部分无法寻找到匹配线段的烟丝，其准确性有待商榷。

发明内容

本发明正是基于现行方法存在的问题，而提出一种基于变径圆的计算机视觉烟丝宽度检测方法。利用本方法可以快速检测烟丝宽度，用于解决现行方法步骤繁琐、难于操作等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于变径圆的计算机视觉烟丝宽度检测方法，包括以下步骤：A）将烟丝放置于预制的玻璃片载物台上并展平，用另一片玻璃片以一定压力压平待测烟丝。B）在固定位置使用摄像装置采集原始烟丝图像，便于后期校准烟丝宽度。C）采集后的原始烟丝图像经二值化、开运算等预处理去除面积小于20像素的碎烟丝图像，并将多个目标区域分离开以便逐根处理烟丝。D）检测单根烟丝有效轮廓。E）检测单根烟丝骨架中心线。F）从中心线一端以一定步长做变径圆，并自适应调整圆心位置，直至最大半径圆与轮廓线相切。G）对采集到的烟丝宽度进行数据分析包括筛除无效数据，求取平均宽度等。

作为优选，步骤A）中，烟丝应尽可能展开压平，并避免破损、孔洞等人为破坏，影响形态学处理和测量结果准确性。

作为优选，步骤B）中，为减少图像畸变，摄像装置布置于待测烟丝正上方、正中央，在步骤F）检测烟丝宽度之前，采用张正友法标定相机。采集图像前调整场景布光，减少烟丝阴影带来的影响。