[发明专利]基于图像处理的烟丝质量参数检测方法及系统

说明书

本发明提出一种针对于烟丝密度与尺寸分布的基于图像处理的烟丝质量参数检测方法及系统，可以快速测量大量分散的烟丝，建立烟丝的密度与烟丝尺寸分布区间模型，测量速度快、精度高。基于图像处理的烟丝质量参数检测方法流程为：搭建物理系统、图片获取、单位标定、读入多组烟丝图像、输入烟丝的质量与厚度及像素尺寸比、图像预处理、烟丝体积与密度及尺寸输出、烟丝密度分布曲线输出等；图像处理时通过分散烟丝的连通域分割，标记出不同烟丝的最小外接矩形，由矩形的长宽计算出对角线长度，设置对应像素阈值，获取整丝、中丝、碎丝尺寸区间，根据烟丝综合性能评价指标，评价烟丝的质量指标。

技术领域

本发明属于物理实验与烟草机械设备技术领域，尤其涉及一种基于图像处理算法的烟丝尺寸与密度区间模型计算方法。

背景技术

烟丝长宽形态、含梗率、整丝率、中丝率、碎丝率与烟丝密度是一项重要的卷烟工艺指标，对烟支质量与风分性能的评价有重要影响。传统测量方式多为人工测量，劳动强度大，采样周期长，评价客观性差，与烟草企业的现代化设计理念不相符。多种烟丝属性的区间模型未形成统一的企业标准，仅对烟丝宽度与烟丝密度测量方法进行了研究。

烟丝宽度一般基于胶棒法测量与投影仪测量法。法一将胶棒放在切丝机入口处切成片状，并用千分位游标卡尺测片状胶片宽度；法二将叶丝放置在投影仪的工件台上，人工调节丝杆使之对齐叶丝的待测起点和终点基准线，多点测量后计算均值。由于待测烟丝数量多且形状不规则，测量员劳动强度大、速度慢、结果稳定性差，传统测量法不能准确反映烟丝宽度。目前，国内对烟丝宽度的测量较为先进的方法为CCD图像测量，但仅对烟丝宽度进行了分析，尚未提出针对烟丝的尺寸分布区间的测量方法。

针对烟丝密度测量，我国较为先进的测量方法为微波测量法。烟丝通过微波谐振腔时，不同密度及水分的样本段引起微波谐振腔幅频特性变化，基于不同幅值计算出单元密度，能统计平均密度及分布均匀性。然而，微波测量法仅能针对含烟纸的成形烟支密度，包装后的烟丝密度一定程度上发生变化，故不能等同为自然状态下的烟丝。对于传统手工密度测量，由于烟丝的形状不规则且体积难以测量，测量误差相对更大。

本方案基于图像处理技术，对自然状态下生产的烟丝尺寸与密度区间进行有效测量。在满足精度的要求下，实验成本较低，装置布置简单，测量方法更加简易通用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种针对于烟丝密度与尺寸分布的无损测量系统，可以快速测量大量分散的烟丝，建立烟丝的密度与烟丝尺寸分布区间模型，测量速度快、精度高。

为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：

基于图像处理的烟丝质量参数检测方法，包括以下步骤：

步骤一.获取烟丝图像；所述烟丝图像中的烟丝相互不重合；

步骤二.对烟丝图像进行图像预处理分割得到各烟丝区域；

步骤三.得到各烟丝区域的最小外接矩形，以最小外接矩形对角线的长度作为烟丝长度；

步骤四. 根据烟丝长度和预设的整丝、中丝、碎丝尺寸区间，分别得到烟丝图像中处于整丝、中丝、碎丝尺寸区的烟丝数量得到烟丝整丝率、中丝率、碎丝率；

步骤五.根据烟丝长度结合得到的烟丝整丝率、中丝率、碎丝率，计算引入的均值、变异系数、偏度和峰度的评价指标；

步骤六.根据引入的均值、变异系数、偏度和峰度评价指标，计算烟丝综合性能评价指标，并获得结果。

进一步的，步骤一中，获取烟丝图像的方法如下：

设置数码相机、LED光源和试验台，所述数码相机电连接图像采集计算机，图像采集计算机电连接显示器；所述试验台位于数码相机下方，试验台上方一侧固定有水平尺，另一侧固定有白板；所述LED光源周向环绕设置在数码相机两侧；