CN112085806B - 一种采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置及采用灰度差异法的卷烟飞灰检测方法。本发明通过仿真人体卷烟抽吸动作机械手夹持检测样品，在仿真人体抽吸过程中，采用多组摄像头对卷烟燃烧过程进行同步全信息实时跟拍，在非弹击烟灰条件下，通过采集图像差异对比，判断是否出现飞灰现象，通过前后两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积，从而进一步判断飞灰量的大小。本发明巧妙的将细微飞灰量的检测转换成卷烟燃烧灰柱灰度差异的检测，相对采用人工抽吸经验和主观判断卷烟是否发生飞灰以及飞灰量的大小的方法，本方法重复性好、客观、可信度高、可量化，能更加精准地评价产品差异。

Description

一种采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置及检 测方法

技术领域

本发明属于卷烟飞灰检测技术领域，涉及一种检测卷烟飞灰的方法，具体涉及一种采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置及检测方法，该方法采用机器视觉实时跟踪卷烟燃烧状态，采用图像处理的方式判断、对比、计算卷烟飞灰的情况。

背景技术

随着卷烟技术的发展及消费者对卷烟抽吸品质要求的不断提高，卷烟在抽吸过程中燃烧包灰性能的优劣越来越受到消费者的关注，同时，由于抽吸过程中烟灰掉落情况还存在污染环境和消费者衣服等不利情况，所以如何提升卷烟燃烧包灰性能一直都是烟草行业研究的重要方向之一。

目前，对卷烟燃烧包灰性能的研究方法主要通过卷烟在静置燃烧后，对形成的灰柱的凝灰效果优劣状况进行对比和评价。需要注意的是，目前方法通过静燃或在抽吸条件下静态评价卷烟包灰性能，而消费者关注的是卷烟在抽吸过程中的卷烟包灰质量优劣。可见，采用现行方法仅能对燃烧后卷烟整体灰柱进行对比评价，进而指导卷烟包灰性能质量改进提升，并不能客观地反应出卷烟抽吸过程中卷烟的落灰、飞灰情况。

飞灰可能造成污染环境和消费者衣服，引发周边非吸烟者反感等情况，可见，以消费需求和安全为导向，研究降低卷烟抽吸过程中的飞灰具有重要意义。

基于现有检测技术不足，同时，由于卷烟燃烧过程中飞灰指标特性，具有测量精度要求高、测量样本数量多、飞灰状态持续时间短等特点，很难通过人工的方式进行检测。所以，开发适用于卷烟研制和卷烟飞灰特性的检测设备十分必要。

为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，本发明首先提出了卷烟飞灰指标，飞灰表征的是卷烟在抽吸过程中，在非弹烟灰的过程，脱离卷烟灰柱的烟灰。

进一步本发明提出了一种基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置及检测方法，该方法是针对卷烟抽吸过程中，在非弹烟灰的状态下，对卷烟飞灰的量化检测方法，即卷烟烟灰脱离烟灰柱，飘落散落的情况表征，采用机器视觉实时跟踪卷烟燃烧状态，并采用图像处理的方式跟踪和判断卷烟飞灰的情况，通过客观、精确地表征卷烟飞灰指标，用于指导卷烟配方研究和质量优化升级。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，器包括仿真人体抽吸动作机械手1、卷烟夹持器2、烟支抽吸管3、弹灰机构4、图像采集装置5和图像处理装置6；

仿真人体抽吸动作机械手1工作端处固定连接有卷烟夹持器2；

卷烟夹持器2与烟支抽吸管3相连；

弹灰机构4单独设于仿真人体抽吸动作机械手1外侧；

图像采集装置5也安装在仿真人体抽吸动作机械手1工作端；

图像处理装置6与图像采集装置5相连；

所述的仿真人体抽吸动作机械手1用于模拟人体抽烟动作；

所述的卷烟夹持器2用于夹持不同圆周等规格差异的卷烟；

所述的烟支抽吸管3连接抽吸气缸，用于抽吸卷烟；

所述的弹灰机构4用于仿真抽吸过程中点弹卷烟，以点弹烟灰；

所述的图像采集装置5用于同步采集卷烟在抽吸过程中卷烟燃烧灰柱图像；

所述的图像处理装置6用于对所述的图像采集装置5在仿真抽吸过程中同步采集到的卷烟燃烧灰柱图像进行对比分析，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异值来计算飞灰量；

其中，对比的两张卷烟燃烧灰柱图像之间不存在弹灰动作。

其中，灰度值(Gray-scale Value)由于物体的颜色和亮度不同，摄成的黑白照片或显示接收机显现的黑白图像呈现出不同程度的灰色，将白色和黑色之间分成若干等级，范围通常从0-255，白色为255，黑色为0，用Gray表示。用灰度值表征卷烟燃烧灰柱灰色，同条件下，灰度值越高，卷烟燃烧灰柱越白。

如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，说明灰柱上有灰片飞离，由于灰柱灰度值在同一条件下具有整体一致性，当灰柱上有灰片飞离时，灰柱出现飞灰部分的灰度值具有差异性，根据上述差异，即可判断出现飞灰。卷烟燃烧后灰柱上如果出现飞灰现象，那该区域颜色就会变深，从而灰度值就会下降，通过前后两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积，从而进一步判断飞灰量的大小。本发明巧妙的将细微飞灰量的检测转换成卷烟燃烧灰柱灰度差异的检测，检测方法更准确和简便。

其中，所述的人体抽烟动作包括模拟抽吸、伏案、弹烟灰、抽吸后手腕翻转等特征动作和轨迹；所述仿真人体抽吸动作机械手1可以参考本申请人于2020年4月20日申请的申请号为：2020103296239；名称为“一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂及其模拟方法”的专利。

优选地，图像采集装置5包括N个摄像头，N≥2。

优选地，弹灰机构4包括位于所述仿真人体抽吸动作机械手1外侧的弹烟支架7，安装于弹烟支架7上的驱动电机8，设置于驱动电机8输出端的拔杆9，以及安装于弹烟支架7上用于扶正卷烟的、具有凹槽的支撑板10。

优选地，仿真人体卷烟抽吸动作时，采用ISO、FTC、Massachusetts或加拿大深度抽吸模式。

优选地，图像处理装置6在判断出现飞灰后，基于设定检测样品燃烧灰柱的长度，对检测样品的飞灰面积进行统计。

本发明第二方面提供一种采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测方法，采用本发明第一方面所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置进行测定，包括如下步骤：

步骤(1)，将卷烟夹持在卷烟夹持器2上，调整卷烟夹持器2和图像采集装置5的位置，使得整支卷烟在图像采集装置5的摄像头采集的画面中；

步骤(2)，点燃卷烟夹持器2上的卷烟，通过图像采集装置5实时采集卷烟在仿真抽吸过程中的图像，并将采集的图像传给图像处理装置6；

步骤(3)，图像处理装置6对接收到的图像进行条件筛选，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积。

上述步骤(3)中图像处理装置6对接收到的图像进行条件筛选，主要是去除检测过程中灰柱断落样品的图像。

优选地，步骤(3)的计算方法为：

(31)先对前后两张卷烟燃烧灰柱图像进行灰度化处理；

(32)将后张卷烟燃烧灰柱图像B减去前张卷烟燃烧灰柱图像A得到相减图像C，过滤掉灰度差值小于a的部分，剩余部分则为后张卷烟燃烧灰柱图像B相对于前张卷烟燃烧灰柱图像A出现飞灰的面积；

(33)按照上述步骤(32)对不同图像采集装置5采集的前后卷烟燃烧灰柱图像进行处理，并累加每组前后图像得到的出现飞灰的面积，得到相对于采集前张图像时的卷烟燃烧灰柱，采集后张图像时的卷烟燃烧灰柱上出现飞灰的总面积。

优选地，图像采集装置5实时采集卷烟燃烧过程的图像时，每隔1s采集一张图像。

优选地，步骤(32)中过滤掉灰度差值小于a的部分，a等于30，灰度差值大于a的部分为出现飞灰造成的灰度变化；灰度差值小于a的部分为卷烟自然燃烧过程中灰柱本身的灰色变化。而过滤掉灰度差值小于a的部分，可以忽略掉卷烟自然燃烧过程中灰柱本身的灰色变化，更精准的把握出现飞灰造成的灰度变化。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1、本发明首先提出了卷烟飞灰指标，飞灰表征的是卷烟在抽吸过程中，在非弹烟灰的过程，脱离卷烟灰柱的烟灰，确定该指标后才能客观、准确反映消费者在抽吸卷烟过程中关注的卷烟在非弹烟灰条件下灰柱脱落的情况。

2、本发明提出了可以依据卷烟燃烧灰柱灰度的差异，去判断是否出现飞灰现象，卷烟燃烧后灰柱上如果出现飞灰现象，那该区域颜色就会变深，从而灰度值就会下降，通过前后两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积，从而进一步判断飞灰量的大小。本发明巧妙的将细微飞灰量的检测转换成卷烟燃烧灰柱灰度差异的检测，检测方法更准确和简便。

3、本发明提供了一种基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，并建立了一套基于仿真人体卷烟抽吸过程动作，采用图像差异法采集、处理量化卷烟燃烧飞灰的检测方法，检测方法快捷、精准、易于推广。

4、本发明检测装置的图像采集装置5包括N个摄像头，N≥2，多个摄像头可以多角度全视觉同步跟拍卷烟燃烧状态，提高了卷烟飞灰采集的精确度。

5、相对采用人工抽吸经验和主观判断卷烟是否发生飞灰以及飞灰量的大小的方法，本方法克服了主观因素影响，提供了重复性好、客观、可信度高的量化检测方法，能更加精准地评价产品差异，指导相关卷烟配方研究工作，提升卷烟品质。

附图说明

图1为本发明基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置的结构示意图；

图2为仿真人体抽吸动作机械手及弹灰机构的相对位置结构示意图；

其中，1、仿真人体抽吸动作机械手；2、卷烟夹持器；3、烟支抽吸管；4、弹灰机构；5、图像采集装置；6、图像处理装置；7、弹烟支架；8、驱动电机；9、拔杆；10、支撑板；11、卷烟；

图3为检测时，采集到的一张图像；

图4为检测时，采集到的另一张图像；

图5为出现飞灰前的图片的局部示意图；

图6为出现飞灰后的图片的局部示意图；

图7为各规格样品不同拍摄角度飞灰对比图像。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图1和图2所示，一种基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，包括仿真人体抽吸动作机械手1、卷烟夹持器2、烟支抽吸管3、弹灰机构4、图像采集装置5和图像处理装置6；

仿真人体抽吸动作机械手1工作端处固定连接有卷烟夹持器2；

卷烟夹持器2与烟支抽吸管3相连；

弹灰机构4单独设于仿真人体抽吸动作机械手1外侧；

图像采集装置5也安装在仿真人体抽吸动作机械手1工作端；

图像处理装置6与图像采集装置5相连；

所述的仿真人体抽吸动作机械手1用于模拟人体抽烟动作；

所述的卷烟夹持器2用于夹持不同圆周等规格差异的卷烟；

所述的烟支抽吸管3连接抽吸气缸，用于抽吸卷烟；

所述的弹灰机构4用于仿真抽吸过程中点弹卷烟，以点弹烟灰；

所述的图像采集装置5用于同步采集卷烟在抽吸过程中卷烟燃烧灰柱图像；

所述的图像处理装置6用于对所述的图像采集装置5在仿真抽吸过程中同步采集到的卷烟燃烧灰柱图像进行对比分析，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异值来计算飞灰量；

其中，对比的两张卷烟燃烧灰柱图像之间不存在弹灰动作。

其中，如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，卷烟燃烧后灰柱上如果出现飞灰现象，那该区域颜色就会变深，从而灰度值就会下降，通过前后两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积，从而进一步判断飞灰量的大小。本发明巧妙的将细微飞灰量的检测转换成卷烟燃烧灰柱灰度差异的检测，检测方法更准确和简便。

所述图像采集装置5包括3个摄像头；弹灰机构4包括位于所述仿真人体抽吸动作机械手1外侧的弹烟支架7，安装于弹烟支架7上的驱动电机8，设置于驱动电机8输出端的拔杆9，以及安装于弹烟支架7上用于扶正卷烟的、具有凹槽的支撑板10；仿真人体卷烟抽吸动作时，采用ISO抽吸模式。图像处理装置6在判断出现飞灰后，基于设定检测样品燃烧灰柱的长度，对检测样品的飞灰面积进行统计。

基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置进行测定，包括如下步骤：

步骤(1)，将卷烟夹持在卷烟夹持器2上，调整卷烟夹持器2和图像采集装置5的位置，使得整支卷烟在图像采集装置5的摄像头采集的画面中；

步骤(2)，点燃卷烟夹持器2上的卷烟，通过图像采集装置5实时采集卷烟在仿真抽吸过程中的图像，并将采集的图像传给图像处理装置6；

步骤(3)，图像处理装置6对接收到的图像进行条件筛选后，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积。

步骤(3)的计算方法为：

(31)先对前后两张卷烟燃烧灰柱图像进行灰度化处理；

(32)将后张卷烟燃烧灰柱图像B减去前张卷烟燃烧灰柱图像A得到相减图像C，过滤掉灰度差值小于a的部分，剩余部分则为后张卷烟燃烧灰柱图像B相对于前张卷烟燃烧灰柱图像A出现飞灰的面积；

(33)按照上述步骤(32)对三个图像采集装置5(即三个摄像头)采集的前后卷烟燃烧灰柱图像进行处理，并累加三组前后图像得到的出现飞灰的面积，得到相对于采集前张图像时的卷烟燃烧灰柱，采集后张图像时的卷烟燃烧灰柱上出现飞灰的总面积。

图像采集装置5实时采集卷烟燃烧过程的图像时，每隔1s采集一张图像。步骤(32)中过滤掉灰度差值小于a的部分，a等于30，灰度差值大于a的部分为出现飞灰造成的灰度变化；灰度差值小于a的部分为卷烟自然燃烧过程中灰柱本身的灰色变化。而过滤掉灰度差值小于a的部分，可以忽略掉卷烟自然燃烧过程中灰柱本身的灰色变化，更精准的把握出现飞灰造成的灰度变化。

图3和图4中，虚线表示燃烧碳线，方框表示检测区域，检测区域随着燃烧线变化，可以显著减少外界干扰。卷烟的卷烟纸多为白色或者浅色，而卷烟的燃烧碳线为黑色或者深色，本发明根据这一特征，可实时跟踪卷烟燃烧位置。根据燃烧碳线的位置，跟踪卷烟燃烧位置。

如图5和图6，两张图片中，在卷烟抽吸非弹灰抽吸过程中，出现了明显的具有灰度差异的区域，表明出现了飞灰情况，进行统计处理。

实施例

本实施例在检测过程中，采集图像过程中采用LED光源对样品检测环境进行打光和补光，目的是确保检测环境光线充分、稳定，减少外界环境对图像采集的干扰。

检测样品：本测定方法适用于全部烟支规格样品，在本实例中以常规烟支24.3mm圆周，84.0mm长度为测定样品说明，按照上述实施方式进行检测，共检测3种不同卷烟规格。

测试配置：控制系统：分析软件：FZ-PanDA(OMRON日本)；打光光源：JL-LR-100X30(嘉励国产)；摄像头型号：FH-SC04(日本OMRON)，镜头型号：3Z4S-LE(日本OMRON)。

测试环境：温度：(22±2)℃，相对湿度：(60±5)％。

操作步骤如发明内容所述，具体按照以下步骤进行：

步骤(1)，将待测卷烟样品单层均匀地置于GB/T16447规定的环境中平衡48h；

步骤(2)，将平衡处理好的样品卷烟夹持在卷烟夹持器上，并调整图像采集装置的位置，使得整只卷烟位于各摄像头图像采集中心位置；

步骤(3)，打开图像采集装置、图像处理装置；

步骤(4)，点燃检测样品卷烟，启动机械手仿真抽吸及卷烟抽吸气缸，在ISO标准抽吸条件下进行检测。机械手仿真抽吸动作设置按照伏案等待时间40s、伏案持烟角度30°，抽吸后手腕翻转90°进行设置；

步骤(5)，图像采集装置按照设定每隔1s采集一张图像，实时采集卷烟燃烧过程图像；

图片处理流程：

步骤(6)，先对前后两张卷烟燃烧灰柱图像进行灰度化处理；

将后张卷烟燃烧灰柱图像B减去前张卷烟燃烧灰柱图像A得到相减图像C，过滤掉灰度差值小于a的部分，剩余部分则为后张卷烟燃烧灰柱图像B相对于前张卷烟燃烧灰柱图像A出现飞灰的面积；

按照上述步骤对不同图像采集装置5采集的前后卷烟燃烧灰柱图像进行处理，并累加每组前后图像得到的出现飞灰的面积，得到相对于采集前张图像时的卷烟燃烧灰柱，采集后张图像时的卷烟燃烧灰柱上出现飞灰的总面积。

对检测中出现飞灰的样品进行时间和图像记录，每个规格样品选取两个样品进行飞灰结果表征，具体如表1和图7所示。

表1各规格样品不同拍摄角度飞灰情况

由实例可见，不同规格卷烟在燃烧过程中均存在一定程度的飞灰，从上述结果上可以看出，相对于规格1的1-1#样品抽吸燃烧过程中出现的飞灰面积更大，对于间隔2s的图像进行对比，卷烟燃烧灰柱上出现飞灰的总面积为25.29mm²。在本实施例中，三组摄像机采集到的卷烟燃烧灰柱图像中，如果出现飞灰的地方恰好落在了图像中卷烟燃烧灰柱的边缘处，那有可能会在不同摄像机采集到的图像中出现，但是三组摄像机采集到的图像重叠的区域非常小，在本实施例中可以忽略不计，另外，该重叠也不会影响采用该检测装置的不同卷烟样品之间的对比。采用本发明方法能有效采集和量化卷烟飞灰，用于对比卷烟产品飞灰质量差异，指导卷烟产品优化升级。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，其包括仿真人体抽吸动作机械手（1）、卷烟夹持器（2）、烟支抽吸管（3）、弹灰机构（4）、图像采集装置（5）和图像处理装置（6）；

仿真人体抽吸动作机械手（1）工作端处固定连接有卷烟夹持器（2）；

卷烟夹持器（2）与烟支抽吸管（3）相连；

弹灰机构（4）单独设于仿真人体抽吸动作机械手（1）外侧；

图像采集装置（5）也安装在仿真人体抽吸动作机械手（1）工作端；

图像处理装置（6）与图像采集装置（5）相连；

所述的仿真人体抽吸动作机械手（1）用于模拟人体抽烟动作；

所述的卷烟夹持器（2）用于夹持不同圆周的卷烟；

所述的烟支抽吸管（3）连接抽吸气缸，用于抽吸卷烟；

所述的弹灰机构（4）用于仿真抽吸过程中点弹卷烟，以点弹烟灰；

所述的图像采集装置（5）用于同步采集卷烟在抽吸过程中卷烟燃烧灰柱图像；

所述的图像处理装置（6）用于对所述的图像采集装置（5）在仿真抽吸过程中同步采集到的卷烟燃烧灰柱图像进行对比分析，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异值来计算飞灰量；

其中，对比的两张卷烟燃烧灰柱图像之间不存在弹灰动作。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，图像采集装置（5）包括N个摄像头，N≥2。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，弹灰机构（4）包括位于所述仿真人体抽吸动作机械手（1）外侧的弹烟支架（7），安装于弹烟支架（7）上的驱动电机（8），设置于驱动电机（8）输出端的拔杆（9），以及安装于弹烟支架（7）上用于扶正卷烟的、具有凹槽的支撑板（10）。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，仿真人体卷烟抽吸动作时，采用ISO、FTC、Massachusetts或加拿大深度抽吸模式。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，图像处理装置（6）在判断出现飞灰后，基于设定检测样品燃烧灰柱的长度，对检测样品的飞灰面积进行统计。

6.一种采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测方法，采用权利要求1~5任意一项所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置进行测定，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1），将卷烟夹持在卷烟夹持器（2）上，调整卷烟夹持器（2）和图像采集装置（5）的位置，使得整支卷烟在图像采集装置（5）的摄像头采集的画面中；

步骤（2），点燃卷烟夹持器（2）上的卷烟，通过图像采集装置（5）实时采集卷烟在仿真抽吸过程中的图像，并将采集的图像传给图像处理装置（6）；

步骤（3），图像处理装置（6）对接收到的图像进行条件筛选后，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如果两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积。

7.根据权利要求6所述的采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测方法，其特征在于，步骤（3）的计算方法为：

（31）先对前后两张卷烟燃烧灰柱图像进行灰度化处理；

（32）将后张卷烟燃烧灰柱图像B减去前张卷烟燃烧灰柱图像A得到相减图像C，过滤掉灰度差值小于a的部分，剩余部分则为后张卷烟燃烧灰柱图像B相对于前张卷烟燃烧灰柱图像A出现飞灰的面积；

（33）按照上述步骤（32）对不同图像采集装置（5）采集的前后卷烟燃烧灰柱图像进行处理，并累加每组前后图像得到的出现飞灰的面积，得到相对于采集前张图像时的卷烟燃烧灰柱，采集后张图像时的卷烟燃烧灰柱上出现飞灰的总面积。

8.根据权利要求6所述的采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测方法，其特征在于，图像采集装置（5）实时采集卷烟燃烧过程的图像时，每隔1s采集一张图像。

9.根据权利要求6所述的采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测方法，其特征在于，步骤（32）中过滤掉灰度差值小于a的部分，a等于30，灰度差值大于a的部分为出现飞灰造成的灰度变化；灰度差值小于a的部分为卷烟自然燃烧过程中灰柱本身的灰色变化。

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