CN114963999A - 烟叶长宽比的测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟叶长宽比的测量方法及系统，包括：步骤S1，采集烟叶于一光源下的烟叶图片；步骤S2，对所述烟叶图片进行识别，得到所述烟叶的折叠区域，每一所述折叠区域的边界包括折叠线和第一轮廓线；步骤S3，计算所述第一轮廓线沿一折叠方向相对所述折叠线的对称点，以形成所述烟叶展开后的第二轮廓线；步骤S4，根据所述烟叶展开后的宽度方向的距离得到烟叶宽度信息，根据所述烟叶的叶尖部和叶基部之间的距离得到烟叶长度信息；步骤S5，根据所述烟叶长度信息和所述烟叶宽度信息计算得到烟叶长宽比。有益效果：本发明适用于部分折叠且初步处理后折叠层数不超过2层的烟叶，能够准确的测定烟叶长宽比，为自动化烟叶分级提供了有力的支撑。

Description

烟叶长宽比的测量方法及系统

技术领域

本发明涉及烟草生产检验技术领域，尤其涉及一种烟叶长宽比的测量方法及系统。

背景技术

烟叶是烟草工业重要的原材料，烟叶的外观、物理特性、化学成分、感官等质量指标间的关系是很多研究关注的焦点，对卷烟产品质量有着直接的影响。我国是烟叶种植、生产和消费大国，由于受到气候、土壤、地域环境以及品种、栽植措施、着生部位和烘烤工艺的影响，烟叶质量存在较大差异。掌握好烟叶的质量动态，确定烟叶的质量等级，对烟叶生产和卷烟工业都具有重要意义。同时，烟叶质量评价是一项复杂的系统工程，科学、客观、准确地评价烟叶质量有助于指导烟叶原料生产、采购和工业应用。

烟叶的长宽比是烟叶收购的重要质量参数，一般要求是1：0.4-0.5之间为优质烟叶，小于或大于该阈值，相应等级会有所调整。现有技术中一般仅能准确识别展开态的烟叶长宽比，对于大部分折叠状态的烟叶靠估计，准确度不高。算法不准确，或消耗人工。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种烟叶长宽比的测量方法及系统。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种烟叶长宽比的测量方法，包括：

步骤S1，采集烟叶于一光源下的烟叶图片；

步骤S2，对所述烟叶图片进行识别，得到所述烟叶的折叠区域，每一所述折叠区域的边界包括折叠线和第一轮廓线；

步骤S3，计算所述第一轮廓线沿一折叠方向相对所述折叠线的对称点，以形成所述烟叶展开后的第二轮廓线；

步骤S4，根据所述烟叶展开后的宽度方向的距离得到烟叶宽度信息，根据所述烟叶的叶尖部和叶基部之间的距离得到烟叶长度信息；

步骤S5，根据所述烟叶长度信息和所述烟叶宽度信息计算得到烟叶长宽比。

优选地，所述步骤S1中，具体包括：

于所述烟叶的上方设置一第一图像采集装置和所述光源，于所述烟叶的下方设置一第二图像采集装置；

通过所述第一图像采集装置采集得到烟叶俯视图片，以及通过所述第二图像采集装置采集得到烟叶仰视图片，所述烟叶图片包括所述烟叶俯视图片和所述烟叶仰视图片。

优选地，所述折叠区域为所述烟叶的折叠层数为两层的区域。

优选地，所述折叠线的一侧的折叠层数比另一侧至少多2层；

所述第一轮廓线的一侧的折叠层数比另一侧多1层。

优选地，所述折叠方向为所述折叠线和所述第一轮廓线的两个交点的垂直方向。

优选地，所述步骤S3中，具体包括：

从所述折叠线和所述第一轮廓线的其中一所述交点开始直至另一所述交点，计算所述第一轮廓线的点沿所述折叠方向相对于所述折叠线上点的对称点，形成离散点集；

对所述离散点集进行曲线拟合，获得所述烟叶展开后的第二轮廓线。

优选地，所述烟叶的长度方向为所述叶尖部和所述叶基部的连线方向；

所述烟叶的宽度方向为所述烟叶的长度方向的垂直方向。

优选地，所述步骤S4中，具体包括：

根据所述烟叶展开后的轮廓在所述烟叶的宽度方向上的极值点的距离得到所述烟叶宽度信息。

本发明还提供一种烟叶长宽比的测量系统，包括如上述的烟叶长宽比的测量方法，包括：

采集单元，包括于所述烟叶的上方设置的一第一图像采集装置和所述光源，以及于所述烟叶的下方设置一第二图像采集装置，用于采集烟叶图片，所述烟叶图片包括烟叶俯视图片和烟叶仰视图片；

识别单元，连接所述采集单元，用于对所述烟叶图片进行识别，得到所述烟叶的折叠区域，每一所述折叠区域的边界包括折叠线和第一轮廓线；

计算单元，连接所述识别单元，用于计算所述第一轮廓线沿一折叠方向相对所述折叠线的对称点，以形成所述烟叶展开后的第二轮廓线；

长宽比计算单元，连接所述计算单元，用于根据所述烟叶展开后的宽度方向的距离得到烟叶宽度信息，根据所述烟叶的叶尖部和叶基部之间的距离得到烟叶长度信息，进而根据所述烟叶长度信息和所述烟叶宽度信息计算得到烟叶长宽比。

优选地，所述计算单元包括：

对称处理模块，用于从所述折叠线和所述第一轮廓线的其中一所述交点开始直至另一所述交点，计算所述第一轮廓线的点沿所述折叠方向相对于所述折叠线上点的对称点，形成离散点集；

拟合模块，连接所述对称处理模块，用于对所述离散点集进行曲线拟合，获得所述烟叶展开后的第二轮廓线。

本发明技术方案的优点或有益效果在于：

本发明适用于部分折叠且初步处理后折叠层数不超过2层的烟叶，通过纯视觉方法，能够准确的测定烟叶长宽比，为自动化烟叶分级提供了有力的支撑。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中，烟叶长宽比的测量方法的流程示意图；

图2为本发明较佳实施例中，烟叶长宽比的测量系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种烟叶长宽比的测量方法，属于烟草生产检验技术领域，如图1所示，包括：

步骤S1，采集烟叶于一光源下的烟叶图片；

步骤S2，对烟叶图片进行识别，得到烟叶的折叠区域，每一折叠区域的边界包括折叠线和第一轮廓线；

步骤S3，计算第一轮廓线沿一折叠方向相对折叠线的对称点，以形成烟叶展开后的第二轮廓线；

步骤S4，根据烟叶展开后的宽度方向的距离得到烟叶宽度信息，根据烟叶的叶尖部和叶基部之间的距离得到烟叶长度信息；

步骤S5，根据烟叶长度信息和烟叶宽度信息计算得到烟叶长宽比。

作为优选的实施方式，其中，步骤S1中，具体包括：

于烟叶的上方设置一第一图像采集装置和光源，于烟叶的下方设置一第二图像采集装置；

通过第一图像采集装置采集得到烟叶俯视图片，以及通过第二图像采集装置采集得到烟叶仰视图片，烟叶图片包括烟叶俯视图片和烟叶仰视图片。

进一步的，第一图像采集装置和第一图像采集装置均为常规的普通相机。

作为优选的实施方式，其中，折叠区域为烟叶的折叠层数为两层的区域。

作为优选的实施方式，其中，折叠线的一侧的折叠层数比另一侧至少多2层；

第一轮廓线的一侧的折叠层数比另一侧多1层。

作为优选的实施方式，其中，折叠方向为折叠线和第一轮廓线的两个交点的垂直方向。

作为优选的实施方式，其中，步骤S3中，具体包括：

从折叠线和第一轮廓线的其中一交点开始直至另一交点，计算第一轮廓线的点沿折叠方向相对于折叠线上点的对称点，形成离散点集；

对离散点集进行曲线拟合，获得烟叶展开后的第二轮廓线。

作为优选的实施方式，其中，烟叶的长度方向为叶尖部和叶基部的连线方向；

烟叶的宽度方向为烟叶的长度方向的垂直方向。

作为优选的实施方式，其中，步骤S4中，具体包括：

根据烟叶展开后的轮廓在烟叶的宽度方向上的极值点的距离得到烟叶宽度信息。

于上述较佳的实施例中，烟叶的下部设有一个相机，光源放置在烟叶上部，利用相机的摄像头拍摄得到烟叶图片。

根据光源在烟叶的透视效果，识别得到烟叶的折叠区域，例如零层区、一层区、二层区，零层区表征该区域无烟叶，一层区表征该区域烟叶无折叠，二层区表征该区域烟叶折叠一次。优选的，可以通过颜色深浅(如像素值)进行层区识别，也可以通过预先训练的神经网络训练得到。本发明针对折叠层数为两层的烟叶，通常只计算到两层，对于折叠层数大于两层的忽略不记。

然后，计算折叠区域的边界。优选的，通过判断像素两侧的区域的属性，若两层像素属性不一致，即为折叠区域的边界。

确定折叠线和第一轮廓线。折叠线是指叶片在这里产生了折叠，第一轮廓线这是代表这段线是叶子的轮廓。折叠线和第一轮廓线的区别是：折叠线一侧的折叠层数会比另外一边大2层及以上，而第一轮廓线一侧的折叠层数会比另外一边大1层。

获取折叠线和第一轮廓线的两个交点。可通过判断该点周围像素既有折叠线也有第一轮廓线获取得到。然后，将这两个交点连线，垂直于该线的方向，记作该折叠区域的折叠方向。从其中一个交点开始直至另一交点，计算第一轮廓线上与的离散点沿折叠方向相对折叠线的对称点，形成离散点集。再对这些离散点集进行曲线拟合，获得展开后的第二轮廓线。

确定叶片的叶尖部和叶基部。叶尖部和叶基部的确定方法可采用现有的设定烟叶左右两侧的宽度阈值的方法或人工智能自学习训练确定，这里不再复述。叶尖部和叶基部的连线方向即为烟叶的长度方向，垂直于该方向的就是宽度方向。

根据展开后的烟叶的轮廓在烟叶的宽度方向上的极值点，即可获得烟叶宽度信息。

进一步的，还可根据确定的烟叶的宽度方向上的极值点的位置是偏叶尖部还是偏叶基部，由此判断烟叶形状。

进一步的，还可在烟叶的上方也设置一个相机，两个相机的摄像头同时拍摄得到烟叶俯视和仰视图片，通过烟叶俯视图片的反射光的颜色对烟叶仰视图片的透射光的颜色进行校准，上述反射光的颜色和透射光的颜色可根据像素值得到，以校准后的烟叶俯视图片作为测量长宽比的烟叶图片。

本发明还提供一种烟叶长宽比的测量系统，包括如上述的烟叶长宽比的测量方法，如图2所示，包括：

采集单元1，包括于烟叶的上方设置的一第一图像采集装置11和光源，以及于烟叶的下方设置一第二图像采集装置12，用于采集烟叶图片，烟叶图片包括烟叶俯视图片和烟叶仰视图片；

识别单元2，连接采集单元1，用于对烟叶图片进行识别，得到烟叶的折叠区域，每一折叠区域的边界包括折叠线和第一轮廓线；

计算单元3，连接识别单元2，用于计算第一轮廓线沿一折叠方向相对折叠线的对称点，以形成烟叶展开后的第二轮廓线；

长宽比计算单元4，连接计算单元3，用于根据烟叶展开后的宽度方向的距离得到烟叶宽度信息，根据烟叶的叶尖部和叶基部之间的距离得到烟叶长度信息，进而根据烟叶长度信息和烟叶宽度信息计算得到烟叶长宽比。

作为优选的实施方式，其中，计算单元3包括：

对称处理模块31，用于从折叠线和第一轮廓线的其中一交点开始直至另一交点，计算第一轮廓线的点沿折叠方向相对于折叠线上点的对称点，形成离散点集；

拟合模块32，连接对称处理模块31，用于对离散点集进行曲线拟合，获得烟叶展开后的第二轮廓线。

采用本发明技术方案具有如下优点或有益效果：本发明适用于部分折叠且初步处理后折叠层数不超过2层的烟叶，通过纯视觉方法，能够准确的测定烟叶长宽比，为自动化烟叶分级提供了有力的支撑。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1，采集烟叶于一光源下的烟叶图片；

步骤S2，对所述烟叶图片进行识别，得到所述烟叶的折叠区域，每一所述折叠区域的边界包括折叠线和第一轮廓线；

步骤S3，计算所述第一轮廓线沿一折叠方向相对所述折叠线的对称点，以形成所述烟叶展开后的第二轮廓线；

步骤S4，根据所述烟叶展开后的宽度方向的距离得到烟叶宽度信息，根据所述烟叶的叶尖部和叶基部之间的距离得到烟叶长度信息；

步骤S5，根据所述烟叶长度信息和所述烟叶宽度信息计算得到烟叶长宽比。

2.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，具体包括：

于所述烟叶的上方设置一第一图像采集装置和所述光源，于所述烟叶的下方设置一第二图像采集装置；

通过所述第一图像采集装置采集得到烟叶俯视图片，以及通过所述第二图像采集装置采集得到烟叶仰视图片，所述烟叶图片包括所述烟叶俯视图片和所述烟叶仰视图片。

3.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，所述折叠区域为所述烟叶的折叠层数为两层的区域。

4.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，所述折叠线的一侧的折叠层数比另一侧至少多2层；

所述第一轮廓线的一侧的折叠层数比另一侧多1层。

5.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，所述折叠方向为所述折叠线和所述第一轮廓线的两个交点的垂直方向。

6.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，具体包括：

从所述折叠线和所述第一轮廓线的其中一所述交点开始直至另一所述交点，计算所述第一轮廓线的点沿所述折叠方向相对于所述折叠线上点的对称点，形成离散点集；

对所述离散点集进行曲线拟合，获得所述烟叶展开后的第二轮廓线。

7.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，所述烟叶的长度方向为所述叶尖部和所述叶基部的连线方向；

所述烟叶的宽度方向为所述烟叶的长度方向的垂直方向。

8.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，所述步骤S4中，具体包括：

根据所述烟叶展开后的轮廓在所述烟叶的宽度方向上的极值点的距离得到所述烟叶宽度信息。

9.一种烟叶长宽比的测量系统，包括如权利要求1-8任意一项所述的烟叶长宽比的测量方法，其特征在于，包括：

采集单元，包括于所述烟叶的上方设置的一第一图像采集装置和所述光源，以及于所述烟叶的下方设置一第二图像采集装置，用于采集烟叶图片，所述烟叶图片包括烟叶俯视图片和烟叶仰视图片；

识别单元，连接所述采集单元，用于对所述烟叶图片进行识别，得到所述烟叶的折叠区域，每一所述折叠区域的边界包括折叠线和第一轮廓线；

计算单元，连接所述识别单元，用于计算所述第一轮廓线沿一折叠方向相对所述折叠线的对称点，以形成所述烟叶展开后的第二轮廓线；

长宽比计算单元，连接所述计算单元，用于根据所述烟叶展开后的宽度方向的距离得到烟叶宽度信息，根据所述烟叶的叶尖部和叶基部之间的距离得到烟叶长度信息，进而根据所述烟叶长度信息和所述烟叶宽度信息计算得到烟叶长宽比。

10.根据权利要求1所述的烟叶长宽比的测量系统，其特征在于，所述计算单元包括：

对称处理模块，用于从所述折叠线和所述第一轮廓线的其中一所述交点开始直至另一所述交点，计算所述第一轮廓线的点沿所述折叠方向相对于所述折叠线上点的对称点，形成离散点集；

拟合模块，连接所述对称处理模块，用于对所述离散点集进行曲线拟合，获得所述烟叶展开后的第二轮廓线。

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