CN102359963A - 利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法，其特征在于：包括烟梗样品取样、分散铺料、图像采集、图像处理与分析、统计计算等步骤。具体是通过采集烟梗的数字图像，再对烟梗图像进行分析处理，计算得到烟梗的长度，用长梗的长度占所有样品总长度的百分比来表示烟梗的长梗率。本发明的优点是：快速、方便、准确的检测烟梗长梗率，提高烟梗长梗率检测的自动化程度；减少人为误差，能真实、准确反映长梗率，客观反映或评价烟梗质量。

Description

利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法
技术领域
本发明涉及一种利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法，属于烟草加工技术领域。 
背景技术
烟梗长梗率是衡量打叶复烤质量的重要指标，烟梗长梗率、粗细对梗丝结构和出丝率有明显影响，而梗丝结构最终影响其掺配均匀性和卷烟卷制质量。研究结果表明：烟梗直径≥4mm的长梗(≥20mm)对制梗丝质量较好，当烟梗直径≤4mm时，梗丝出丝率呈下降趋势，梗丝结构变差，最终影响卷烟质量。郑州卷烟总厂技术中心高尊华等研究了梗丝结构对卷烟质量稳定性的影响，发现在相同梗丝掺兑比例下，随梗丝长度缩短，卷烟单支重量、吸阻的标准偏差总体呈下降趋势；圆周、硬度及卷烟主流烟气总粒相物、焦油和CO量的标准偏差呈先下降后上升趋势；配方中掺兑的梗丝长度控制在3.17～6.35mm范围内，卷烟的总体感官质量最好。山西昆明烟草有限责任公司陈景云等研究了梗丝分布形态对其掺配均匀度的影响，结果表明：梗丝的分布形态与梗丝的掺配均匀度有密切关系，1～3mm、7～21mm两种梗丝规格是决定烟支中梗丝掺配稳定性的主要因素；梗丝的分布形态对烟支吸阻总体均值无明显影响，但对烟支吸阻的波动程度有明显影响。 
《烟叶打叶复烤工艺规范》(YC/T146-2001)第五章要求为长梗率(＞20mm)≥80％。目前长梗率检测方法是按《打叶烟叶质量检验》(YC/T147-2001)第11章进行，即人工挑选法：将烟梗样品充分混合后，用四分法缩分，然后取出一份将烟梗逐根对应尺寸板，长梗(＞20mm)放入一个样品盘，短梗放入另一个样品盘，分别称重，计算长梗质量和短梗质量占总质量的百分比，即为长梗率、短梗率。该方法劳动强度较大，容易造成检测人员疲劳，检测结果误差较大，且无法获得烟梗结构的分布及其均匀性情况。 
发明内容
本发明的目的在于克服上述现行方法的缺点，提供一种利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法。通过采集烟梗的数字图像，再对烟梗图像进行分析处理，计算得到烟梗的长度，用长梗的长度占所有样品总长度的百分比来表示烟梗的长梗率。以 达到降低劳动强度，减少人为误差，提高测试的自动化程度，确保烟梗长梗率测定结果的客观准确，结果更加客观准确，方便快捷的，自动化程度更高烟梗长梗率的测试方法。 
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 
利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法，其特征在于：包括烟梗样品取样、分散铺料、图像采集、图像处理与分析、统计计算步骤，各步骤具体如下： 
(1)测试烟梗样品取样：通过人工取样方式，或者在生产线上利用旁线将测试烟梗样品引出方式取得烟梗样品； 
(2)分散铺料：将取得烟梗样品中的烟梗与烟梗之间分散地铺置在拍照平台上； 
(3)图像采集：采用数码相机采集烟梗的数字图像，并保存/传送图像到计算机； 
(4)图像处理与分析：利用计算机中装有的图像处理软件，对每张照片上的烟梗图像进行处理并分析，计算烟梗的最小外接矩形，其矩形长边的长度就是烟梗的长度，测得每根烟梗的长度； 
(5)统计计算：分别通过各个图像分析，累计所有长烟梗的的长度、短烟梗的长度，最后统计计算烟梗长梗率。 
在所述的步骤(4)图像处理与分析步骤中，如数字图像边沿出现长度不完整的烟梗图像，需将前后/左右两张显示同一根烟梗图像，进行图像拼接处理后，再计算出一条完整烟梗的长度。 
在所述的步骤(2)分散铺料中，是通过人工方法或者机械铺料的方式，将所取烟梗样品中的全部烟梗，分散均匀地平铺在拍照平台上。 
测量/计算烟梗长梗率的烟梗最小外接矩形形状参数的图像处理软件采用了下列步骤： 
窗口的实现，具体通过调用系统的提供的或跨平台的GUI接口，注册窗口类设置对应的参数，创建菜单； 
图象数据的读入和显示，根据图像格式，依次读取图像头信息和其图像数据，再调用系统提供的图像数据显示接口，显示到显示器； 
图象数据处理，用图像处理方法提取出图像本身含有的烟梗长梗形状参数信 息，则计算烟梗的最小外接矩形，其矩形长边的长度就是烟梗的长度，具体先对图像数据进行灰度化，再用现有的边沿提取Canny算法得到烟梗长梗边沿信息，测得每根烟梗的长度；再通过烟梗长梗边沿信息，进一步计算得到长度，进而确定烟梗长梗率参数； 
处理数据后显示烟梗长梗率参数结果，对处理得到的参数，调用系统提供的对应的字符接口，直接在窗口的用户区域显示； 
保存烟梗长梗率参数的计算结果，保存多个处理结果，对一副图像中多个烟梗长梗率目标，进行编号，创建ASCII文件对烟梗长梗目标依次存储其编号、面积、形状参数。 
本发明的优点是：快速、方便、准确的检测烟梗长梗率，提高烟梗长梗率检测的自动化程度；减少人为误差，能真实、准确反映长梗率，客观反映或评价烟梗质量。 
附图说明
图1为图像处理软件的计算示意图。 
图2为图像处理软件的图像拼接示意图。 
具体实施方案
以下结合实施例对本发明做进一步说明： 
本发明的烟梗长梗率的测定方法，包括烟梗样品取样、分散铺料、图像采集、图像处理与分析、统计计算步骤，各步骤具体方法如下： 
(1)测试烟梗样品取样：通过人工取样或者在生产线上利用旁线将测试烟梗样品引出；
(2)分散铺料：通过人工方法或者机械舖料的方式将烟梗与烟梗之间分散地铺置在拍照平台上； 
(3)图像采集：利用数码相机采集烟梗的图像，并保存图像； 
(4)图像处理与分析：利用图像处理软件对每张照片上的烟梗图像进行处理并分析，计算每根烟梗的长度； 
(5)通过分别累计所有长梗、短梗的长度，最后计算长梗率。 
在图像处理与分析步骤中，两张图像上的同一根烟梗需要进行图像拼接处理后再计算其长度。 
具体方法是： 
1、测试烟梗样品取样：采用人工取样的方法在烟梗复考机出口取得某牌号烟梗1000g，用四分法将1/4之所至的250g作为测试烟梗样品。 
2、分散铺料：人工将烟梗完全分散地铺置于测试设备的滚筒皮带上。 
3、图像采集：当烟梗随皮带运动到数码相机视场内时，其图像被相机采集，所采集到得数字图像传输并保存在计算机内。 
4、图像处理与分析：利用VC++编写的图像处理软件，对烟梗图像进行处理，计算烟梗的最小外接矩形，其长边的长度作为烟梗的长度(图1)。两张图像上的边沿如有同一根烟梗，需要对两张样品进行样品图像拼接处理，再统计计算其长度(图2)。 
5、分别统计全部长梗和短梗的长度，计算长梗率，结果为长梗长度：36649.38mm，短梗长度：7172.46mm，长梗率为：83.63％。 
研究表明一定量(≥200g)的烟梗中人工挑选所得长梗占总质量的百分比与人工挑选所得的长梗的长度占所有样品总长度的百分比二者结果一致(见表1)，因此可以用长梗的长度占所有样品总长度的百分比来表示烟梗的长梗率。 
表1烟梗质量比与长度比的关系 
Figure BDA0000075708240000041
注：A值为人工挑选所得长梗占总质量的百分比；B值为人工挑选所得的长梗的长度占所有样品总长度的百分比。 
本发明图像处理与分析软件可以使用图像测量管理软件UV(上海光学仪器六厂北京经营部销售)，或者使用MATLAB图像处理技术或者使用其它能够分析测量长度的软件。 

Claims (4)

1.一种利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法，其特征在于：包括烟梗样品取样、分散铺料、图像采集、图像处理与分析、统计计算步骤，各步骤具体如下：
(1)测试烟梗样品取样：通过人工取样方式，或者在生产线上利用旁线将测试烟梗样品引出方式取得烟梗样品；
(2)分散铺料：将取得烟梗样品中的烟梗与烟梗之间分散地铺置在拍照平台上；
(3)图像采集：采用数码相机采集烟梗的数字图像，并保存/传送图像到计算机；
(4)图像处理与分析：利用计算机中装有的图像处理软件，对每张照片上的烟梗图像进行处理并分析，计算烟梗的最小外接矩形，其矩形长边的长度就是烟梗的长度，测得每根烟梗的长度；
(5)统计计算：分别通过各个图像分析，累计所有长烟梗的的长度、短烟梗的长度，最后统计计算烟梗长梗率。
2.根据权利要求1所述的利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法，其特征在于：在所述的步骤(4)图像处理与分析步骤中，如数字图像边沿出现长度不完整的烟梗图像，需将前后/左右两张显示同一根烟梗图像，进行图像拼接处理后，再计算出一条完整烟梗的长度。
3.根据权利要求1所述的利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法，其特征在于：在所述的步骤(2)分散铺料中，是通过人工方法或者机械铺料的方式，将所取烟梗样品中的全部烟梗，分散均匀地平铺在拍照平台上。
4.根据权利要求1所述的利用图像分析法测定烟梗长梗率的方法，其特征在于：测量/计算烟梗长梗率的烟梗最小外接矩形形状参数的图像处理软件采用了下列步骤：
窗口的实现，具体通过调用系统的提供的或跨平台的GUI接口，注册窗口类设置对应的参数，创建菜单；
图象数据的读入和显示，根据图像格式，依次读取图像头信息和其图像数据，再调用系统提供的图像数据显示接口，显示到显示器；
图象数据处理，用图像处理方法提取出图像本身含有的烟梗长梗形状参数信息，则计算烟梗的最小外接矩形，其矩形长边的长度就是烟梗的长度，具体先对图 像数据进行灰度化，再用现有的边沿提取Canny算法得到烟梗长梗边沿信息，测得每根烟梗的长度；再通过烟梗长梗边沿信息，进一步计算得到长度，进而确定烟梗长梗率参数；
处理数据后显示烟梗长梗率参数结果，对处理得到的参数，调用系统提供的对应的字符接口，直接在窗口的用户区域显示；
保存烟梗长梗率参数的计算结果，保存多个处理结果，对一副图像中多个烟梗长梗率目标，进行编号，创建ASCII文件对烟梗长梗目标依次存储其编号、面积、形状参数。 
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