CN108871187B - 一种卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法 - Google Patents

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Abstract

一种卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法，其特征在于：通过对采集到的烟丝图像中的像素进行量化分析，统计目标与背景间颜色分量的灰度分布差异，使用基于RGB分量差值的阈值分割方法在图像颜色空间进行分割处理，从而提取出图像中烟丝的轮廓，并使用迭代算法确定图形中的烟丝几何骨架，计算出的烟丝骨架长度即为烟丝长度，进而定量表征出烟丝的卷曲度。本发明的优点在于：(1)通过图像法测定计算烟丝的卷曲度指数，测定过程简便、高效；(2)该方法所定义的卷曲度指数可较好地表征烟丝的卷曲程度；(3)该方法不仅可用于烟丝卷曲程度的定量分析，也可为不同制丝工艺的参数条件的优化及改进提供指导依据。

Description

一种卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法
技术领域
本发明涉及烟草加工技术领域，尤其是涉及一种卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法。
背景技术
在卷烟生产中,烟丝的形态结构是影响烟丝填充能力和烟支卷接质量的主要因素之一，在烟支规格和硬度相同的条件下,烟丝的填充能力与烟支的重量有密切的关系，并且与烟支烟气焦油释放量以及感官质量等都有密切关系。烟丝的卷曲程度是反映烟丝形态结构的一个重要参数，也是影响烟丝填充能力的一个重要物理指标，烟丝的卷曲程度越大其填充能力也越大。使用卷曲程度更大的烟丝生产相同规格的卷烟可以明显减少单支卷烟的用丝量，从而可以有效降低卷烟在燃吸过程中的焦油释放量。卷曲程度高的烟丝具有高填充能力的特点，填充于相同规格的卷烟中达到同等烟支硬度其填充密度更小，可明显降低当前细支卷烟中普遍存在的高吸阻。目前，提高烟丝卷曲程度(也即填充能力)已经成为卷烟生产企业降低烟支克重、卷烟单箱耗丝量和焦油释放量的一个重要措施。因此，建立一种有效的方法来反映烟丝卷曲程度，不论是对卷烟生产企业还是质量监督检验部门来说都显得尤为重要。
发明专利CN103162626B建立了一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法，该方法通过图像法测定了梗丝的形态指数，可以较好地反映梗丝从片状到丝状的不同形态特征。然而遗憾的是，对于不同形态下的丝状烟丝该方法并不能很好地反映出其卷曲程度。因此，对于行业的发展需求来说，建立一种新的评价方法来定量表征烟丝卷曲程度就显得具有十分重要的现实意义及应用价值。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法。该方法定义了一个物理参数S(烟丝卷曲度指数)，并通过图像法测定计算出该卷曲度指数，计算结果表明该卷曲度指数可以很好地反映单根烟丝在不同形态下的卷曲程度。
本发明是通过对采集到的图像中的像素进行量化分析，统计目标与背景间颜色分量的灰度分布差异，使用基于RGB分量差值的阈值分割方法在图像颜色空间进行分割处理，从而提取出图像中烟丝的轮廓，并使用迭代算法确定图形中的烟丝几何骨架，计算出的烟丝骨架长度即为烟丝长度，进而定量表征出烟丝的卷曲度；具体步骤如下：
(1)取少量待测烟丝置于物料成像台上，将各烟丝逐根水平铺开且保证各烟丝之间无重叠；
(2)图像采集系统对物料成像台上的烟丝进行图像采集，并将采集到的图像传输、保存至计算机；
(3)计算机中的图像处理系统使用图像分割算法对获取到的图像进行处理，提取成像后的烟丝骨架图像；
(4)以像素点为单位从烟丝一端向另一端推进，依次将骨架图像两侧长边中次序相对应的像素点连接起来并识别定位出此连接线的中间像素点，这些中间像素点组合成一条烟丝形状特征线：宽度为1个像素点，长度为n(≥5)个像素点，该线的长度即为烟丝长度L；
(5)从获取到的烟丝形状特征线任意一端第1个像素点开始，以第1个像素点为起点连接第3个像素点作直线ST1，然后再以第3个像素点为起点连接第5个像素点作直线ST2，直线ST1与直线ST2之间的夹角为θ1；以第5个像素点为起点连接第7个像素点作直线ST3，直线ST2与直线ST3之间的夹角为θ2；以第7个像素点为起点连接第9个像素点作直线ST4，直线ST3与直线ST4之间的夹角为θ3；以此类推，以第n-2个像素点为起点连接第n个像素点可以作得直线ST(n-1)/2，直线ST(n-1)/2-1和直线ST(n-1)/2之间的夹角为θ(n-3)/2(若n为偶数，则最后两个像素点(即第n-1和第n个像素点)连接作直线)。
(6)统计图像中各相邻直线形成夹角θi，并由以下公式计算出烟丝的卷曲度指数S；
Figure BDA0001657895560000021
(n≥5且若n为偶数则令n＝n+1)
式中，S为烟丝卷曲度指数，单位为°/mm；θi为烟丝形状特征线中的直线STi与直线STi+1之间的夹角，单位为°；L为烟丝长度，单位为mm。
所述测量对象卷烟烟丝可以为叶丝、梗丝、再造烟丝以及膨胀烟丝。
所述烟丝成像技术既可以采用CDD光学相机成像技术，也可以采用X射线透射成像技术。
所述烟丝真实长度可由烟丝骨架图像中的烟丝形状特征线的像素点个数计算得出，根据每个像素点对应的实际长度即可叠加计算出烟丝真实长度值。
本发明的优点在于：(1)通过图像法测定计算烟丝的卷曲度指数，测定过程简便、高效；(2)该方法所定义的卷曲度指数可较好地表征烟丝的卷曲程度；(3)该方法不仅可用于烟丝卷曲程度的定量分析，也可为不同制丝工艺的参数条件的优化及改进提供指导依据。
附图说明
图1为图像分割算法提取烟丝骨架图像的示意图。
图2为烟丝卷曲度指数计算的示意图。
具体实施方式
本发明以下结合附图对烟丝卷曲度指数的计算方法及过程作进一步说明：
(1)取少量待测烟丝置于物料成像台上，将各烟丝逐根水平铺开且保证各烟丝之间无重叠；
(2)图像采集系统对物料成像台上的烟丝进行图像采集，并将采集到的图像传输、保存至计算机；
(3)计算机中的图像处理系统使用图像分割算法对获取到的图像进行处理，提取成像后的烟丝骨架，即可得到如图1所示的烟丝骨架图像。
(4)以像素点为单位从烟丝一端向另一端推进，依次将骨架图像两侧长边中次序相对应的像素点连接起来并识别定位出此连接线的中间像素点，这些中间像素点组合成一条如图2所示的烟丝形状特征线：宽度为1个像素点，长度为n(≥5)个像素点，该线的长度即为烟丝长度L；(特征线宽度的大小对其卷曲程度没有影响，为了在不影响卷曲度指数的计算结果的情况下尽可能地简化计算过程，且又考虑到该计算方法中单个像素点是计算的最小度量单位，故而将特征线宽度定义为一个像素点。)
(5)如图2所示，从获取到的烟丝形状特征线任意一端第1个像素点开始，以第1个像素点为起点连接第3个像素点作直线ST1，然后再以第3个像素点为起点连接第5个像素点作直线ST2，直线ST1与直线ST2之间的夹角为θ1；以第5个像素点为起点连接第7个像素点作直线ST3，直线ST2与直线ST3之间的夹角为θ2；以第7个像素点为起点连接第9个像素点作直线ST4，直线ST3与直线ST4之间的夹角为θ3；依次类推，以第n-2个像素点为起点连接第n个像素点可以作得直线ST(n-1)/2，直线ST(n-1)/2-1和直线ST(n-1)/2之间的夹角为θ(n-3)/2(若n为偶数，则最后两个像素点(即第n-1和第n个像素点)连接作直线)。
(6)统计图像中各相邻直线形成夹角θi，并由以下公式计算出烟丝的卷曲度指数S；
Figure BDA0001657895560000041
(n≥5且若n为偶数则令n＝n+1)
式中，S为烟丝卷曲度指数，单位为°/mm；θi为烟丝形状特征线中的直线
STi与直线STi+1之间的夹角，单位为°；L为烟丝长度，单位为mm。
(7)对几种长度为L的标准形态下烟丝的卷曲度进行计算，其卷曲度指数计算结果见表1。
表1几种长度为L的标准形态下烟丝的卷曲度指数值
Figure BDA0001657895560000051
为验证本发明的烟丝卷曲度定量表征方法，从某烟草企业某条生产线上取得某一批次的在制品烟丝，从取到的烟丝中筛选出少部分具有代表性的样品平铺置于物料成像台上，使用本发明设计的方法测定其卷曲度，其测定结果见表2。从测定结果的数值分布范围及变异系数来看，本发明所建立的烟丝卷曲度定量表征方法是可靠且值得信赖的，测定结果表明此方法在实际生产及检测过程中具有一定的实用价值。
表2某批次烟丝卷曲度测定结果
Figure BDA0001657895560000052

Claims (3)

1.一种卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法，其特征在于：通过对采集到的烟丝图像中的像素进行量化分析，统计目标与背景间颜色分量的灰度分布差异，使用基于RGB分量差值的阈值分割方法在图像颜色空间进行分割处理，从而提取出图像中烟丝的轮廓，并使用迭代算法确定图形中的烟丝几何骨架，计算出的烟丝骨架长度即为烟丝长度，进而定量表征出烟丝的卷曲度；具体步骤如下：
(1)取少量待测烟丝置于物料成像台上，将各烟丝逐根水平铺开且保证各烟丝之间无重叠；
(2)图像采集系统对物料成像台上的烟丝进行图像采集，并将采集到的图像传输、保存至计算机；
(3)计算机中的图像处理系统使用图像分割算法对获取到的图像进行处理，提取成像后的烟丝骨架图像；
(4)以像素点为单位从烟丝一端向另一端推进，依次将骨架图像两侧长边中次序相对应的像素点连接起来并识别定位出此连接线的中间像素点，这些中间像素点组合成一条烟丝形状特征线：宽度为1个像素点，长度为n≥5个像素点，该线的长度即为烟丝长度L；
(5)从获取到的烟丝形状特征线任意一端第1个像素点开始，以第1个像素点为起点连接第3个像素点作直线ST1，然后再以第3个像素点为起点连接第5个像素点作直线ST2，直线ST1与直线ST2之间的夹角为θ1；以第5个像素点为起点连接第7个像素点作直线ST3，直线ST2与直线ST3之间的夹角为θ2；以第7个像素点为起点连接第9个像素点作直线ST4，直线ST3与直线ST4之间的夹角为θ3；以此类推，以第n-2个像素点为起点连接第n个像素点作得直线ST(n-1)/2，直线ST(n-1)/2-1和直线ST(n-1)/2之间的夹角为θ(n-3)/2，若n为偶数，则最后两个像素点即第n-1和第n个像素点连接作直线；
(6)统计图像中各相邻直线形成夹角θi，并由以下公式计算出烟丝的卷曲度指数S；
Figure FDA0002492917070000021
n≥5且若n为偶数则令n＝n+1
式中，S为烟丝卷曲度指数，单位为°/mm；θi为烟丝形状特征线中的直线STi与直线STi+1之间的夹角，单位为°；L为烟丝长度，单位为mm。
2.根据权利要求1所述的卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法，其特征在于：
所述待测烟丝为叶丝、梗丝、再造烟丝以及膨胀烟丝。
3.根据权利要求1所述的卷烟烟丝卷曲度的定量表征方法，其特征在于：
所述图像采集系统采用CDD光学相机成像技术，或采用X射线透射成像技术。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109946300B (zh) * 2019-04-12 2021-09-14 中国烟草总公司郑州烟草研究院 基于图像法的烟丝耐加工性检测表征方法
CN113838123B (zh) * 2021-08-16 2024-03-19 湖南磐钴传动科技有限公司 基于图像处理的烟丝形貌特征的测量方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN100483449C (zh) * 2001-09-24 2009-04-29 国枝博昭 曲线识别方法
CN103162626B (zh) * 2013-03-28 2015-08-19 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法
CN104700387A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 方正国际软件(北京)有限公司 一种图像边界线的检测方法及系统
CN108007945A (zh) * 2017-12-06 2018-05-08 中国烟草总公司郑州烟草研究院 一种基于x射线透射图像定量检测烟梗中粗梗率和长短梗率的测定方法

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