CN116858866A - 一种烟支中梗签检测的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种烟支中梗签检测的方法及装置，涉及卷烟产品检测技术领域。该方法包括：检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像；检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像；利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模；以及根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测。本公开的技术方案能够提高作业效率。通过利用多个平面扫描图像和多个断层扫描图像对烟支进行三维图像建模，实现了三维立体梗签形态和位置的真实还原，从而基于三维图像能够更准确地检测烟支中的梗签。
Description
技术领域
本公开涉及一种卷烟产品检测技术领域，尤其涉及一种烟支中梗签检测的方法及装置。
背景技术
在烟草行业，梗签是指烟丝中含有较小尺寸的烟梗，梗签是影响卷烟(特别是中细支卷烟)质量、消耗与生产效率的重要因素之一，对梗签的高效经济控制一直是行业亟待解决的痛点和难点问题。卷烟产品的梗签对于卷烟的烟支重量控制、烟支密度分布均匀性有较大影响，进而影响燃烧性能、感官质量，直接影响影响消费者的感官体验。烟支含梗技术指标目的是控制烟支刺破缺陷及保证烟支燃烧不熄火。
在相关技术中，通过二维图像技术处理和识别烟支中的梗签。
发明内容
经研究发现，上述相关技术中存在如下问题：通过二维图像技术识别烟支中的梗签，会出现漏检或误检等检测不准确的情况。
鉴于此，本公开提出了一种烟支中梗签检测的方法，能够通过利用多个平面扫描图像和多个断层扫描图像对烟支进行三维图像建模，实现三维立体梗签形态和位置的真实还原，从而基于三维图像能够更准确地检测烟支中的梗签。
根据本公开的一些实施例，提供了一种烟支中梗签检测方法，包括：检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像；检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像；利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模；以及根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测。
在一些实施例中，检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像包括：检测所述烟支在第一扫描方向的第一平面扫描图像，在第二扫描方向的第二平面扫描图像，以及在第三扫描方向的第三平面扫描图像，所述第一扫描方向、所述第二扫描方向和所述第三扫描方向彼此垂直，所述第一平面扫描图像和所述第二平面扫描图像平行于所述烟支的长度方向，所述第三平面扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像包括：检测所述烟支在第三扫描方向的多个断层扫描图像，所述第三扫描方向以及在所述第三扫描方向的多个断层扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模包括：以所述烟支的一端为坐标原点，以所述第一扫描方向、所述第二扫描方向、所述第三扫描方向为三维坐标轴的方向，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测包括：根据所述烟支的三维图像对每个梗签在所述烟支中的三维空间位置进行检测，根据所述每个梗签在所述烟支中的三维空间位置确定各个梗签在所述烟支中的分布、数量和尺寸中的至少一项。
在一些实施例中，对所述烟支进行三维图像建模包括：对所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像进行二值化处理，利用二值化处理后的所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，该方法还包括：对扫描设备的检测参数进行优化，然后执行检测出所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像；其中所述检测参数包括以下任一项或多项：管电压、管电流、焦距、分辨率、曝光时间以及输出电压与输入电流的比值。
在一些实施例中，该方法还包括：通过二维扫描图像，预先检测所述烟支中是否含有所述梗签；在所述烟支含有所述梗签的情况下，再执行对所述烟支进行三维图像建模的步骤。
在一些实施例中，其中所述多个断层扫描图像之间的断层粒度为毫米量级。
在一些实施例中，该方法还包括：在所述烟支为成品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行出库合格检验；以及在所述烟支为制品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行质量控制和烟支制作设备参数调节。
根据本公开的另一些实施例，提供了一种烟支中梗签检测装置，包括：扫描设备，被配置为检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像和检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像；处理器，被配置为利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模和根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测。
在一些实施例中，其中所述扫描设备被配置为检测所述烟支在第一扫描方向的第一平面扫描图像，在第二扫描方向的第二平面扫描图像，以及在第三扫描方向的第三平面扫描图像，所述第一扫描方向、所述第二扫描方向和所述第三扫描方向彼此垂直，所述第一平面扫描图像和所述第二平面扫描图像平行于所述烟支的长度方向，所述第三平面扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，其中所述扫描设备被配置为检测所述烟支在第三扫描方向的多个断层扫描图像，所述第三扫描方向以及在所述第三扫描方向的多个断层扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，其中所述处理器被配置为以所述烟支的一端为坐标原点，以所述第一扫描方向、所述第二扫描方向、所述第三扫描方向为三维坐标轴的方向，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，其中所述处理器被配置为根据所述烟支的三维图像对每个梗签在所述烟支中的三维空间位置进行检测，根据所述每个梗签在所述烟支中的三维空间位置确定各个梗签在所述烟支中的分布、数量和尺寸中的至少一项。
在一些实施例中，其中所述处理器被配置为对所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像进行二值化处理，利用二值化处理后的所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，其中所述处理器被配置为按照优化后的扫描设备的检测参数，执行检测出所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像；其中所述检测参数包括管电压、管电流、焦距、分辨率、曝光时间以及输出电压与输入电流的比值中的至少一项。
在一些实施例中，其中所述处理器被配置为通过二维扫描图像，预先检测所述烟支中是否含有所述梗签；所述处理器被配置为在所述烟支含有所述梗签的情况下，再执行对所述烟支进行三维图像建模的步骤。
在一些实施例中，其中所述多个断层扫描图像之间的断层粒度为毫米量级。
在一些实施例中，其中所述处理器被配置为在所述烟支为成品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行出库合格检验；以及所述处理器被配置为在所述烟支为制品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行质量控制和烟支制作设备参数调节。
在一些实施例中，该装置还包括：显示器，被配置为显示所述烟支的三维图像、梗签检测结果信息、扫描设备的检测参数的设置信息、被检测烟支的选择信息、梗签检测历史数据查询信息中的至少一项。
在一些实施例中，所述扫描设备包括：射线发生器，被配置为发射射线；射线接收器，被配置为接收所述射线照射所述烟支后的信号；信号放大器，被配置为对由所述射线接收器接收到的信号进行放大处理；感光元件，被配置为对所述信号放大器输出的信号进行成像；以及网络连接器，被配置为将所述感光元件输出的成像信号传输给所述处理器。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1示出本公开的烟支中梗签检测方法的一些实施例的流程图；
图2示出本公开的平面扫描图像的一些实施例的示意图；
图3示出本公开的三维图像建模的一些实施例的示意图；
图4示出本公开的烟支的一些实施例的结构示意图；
图5示出本公开的烟支中梗签检测装置的一些实施例的框图；
图6示出本公开的扫描设备的一些实施例的框图；
图7示出本公开的显示器的一些实施例的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
由于相关技术仅能够识别出烟支中梗签的数量，不能确定梗签的形态和位置，而烟支中梗签的形态和位置与烟支密度分布均匀性、燃烧性能以及感官质量息息相关。
针对上述技术问题，本公开提出了一种烟支中梗签检测方法，能够通过利用多个平面扫描图像和多个断层扫描图像对烟支进行三维图像建模，实现三维立体梗签形态和位置的真实还原，从而基于三维图像能够更准确地检测烟支中的梗签。
例如，可以通过下面的实施例，来解决上述技术问题，实现上述技术效果。
图1示出本公开的烟支中梗签检测方法的一些实施例的流程图。
如图1所示，烟支中梗签检测方法包括步骤140-170。
在一些实施例中，根据需要，烟支中梗签检测方法还可以包括步骤110-130以及180中的至少一个。
在步骤110中，确定待检测的烟支。
在一些实施例中，待检测的烟支可以是成品烟支或者是制品烟支。
在一些实施例中，对成品烟支或制品烟支进行检测时，需要在环境温度为25.0±3.0℃、湿度为55.0±5.0％的环境中进行储存，烟支取出后，即暴露于空气中，其储存时间小于48h。
在一些实施例中，抽取某牌号成品烟包2包(一包烟含20支烟支)，人工拆取一包，取出烟包中的烟支(20支)放于样品盘用于烟支中梗签的检测；另一包留样，作为平行样品。
在一些实施例中，于卷烟机出口输送通道上取40支烟支，其中20支放于样品盘用于烟支中梗签的检测，另外20支留样，作为平行样品。
在步骤120中，通过二维扫描图像，预先检测所述烟支中是否含有所述梗签；在所述烟支含有所述梗签的情况下，再执行对所述烟支进行三维图像建模的步骤。
在一些实施例中，对烟支使用射线发生器发射的射线照射该烟支，利用烟支中烟丝和梗签的密度不同，通过该射线照射烟支形成的图像信息，得到图像上烟丝和梗签不同灰度的成像，从而识别烟支中是否含有梗签。
在步骤130中，对扫描设备的检测参数进行优化；其中所述检测参数包括以下任一项或多项：管电压、管电流、焦距、分辨率、曝光时间以及输出电压与输入电流的比值。
在一些实施例中，通过对扫描设备的检测参数进行优化，对烟支进行适当曝光，获取烟支的平面扫描图像和断层扫描图像。
在一些实施例中，管电压的数值范围设定为30～50KV，管电压呈现射线发生器发射的射线对烟支的穿透能力。射线发生器的管电压在其它变量都保持不变的情况下，管电压越大，射线接收器接收到的射线曝光量越大。
在一些实施例中，管电流的数值范围设定为130～1500uA，射线发生器的管电流在其它变量都保持不变的情况下，管电流越大，射线接收器接收到的射线曝光量越大。
在一些实施例中，焦距的数值范围设定为100mm～700mm，焦距呈现射线发生器发射的射线对烟支的成像的清晰度。
在一些实施例中，分辨率的数值范围设定为5um～1.5mm，分辨率越高，呈现图像的像素越高，图像越清晰，相应地处理时间也越久。
在一些实施例中，曝光时间的数值范围设定为10ms～200ms，射线发生器的曝光时间影响成像的亮度。
在一些实施例中，输出电压与输入电流的比值的数值范围设定为40～200，输出电压与输入电流的比值呈现电路的线性度的高低。
在一些实施例中，射线发生器例如是X射线光源，射线接收器例如是光源探测器。
在步骤140中，检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像。
图2示出本公开的平面扫描图像的一些实施例的示意图。
如图2所示，多个平面扫描图像包括X-Y平面扫描图像、X-Z平面扫描图像以及Y-Z平面扫描图像。
在一些实施例中，检测所述烟支在第一扫描方向的第一平面扫描图像，在第二扫描方向的第二平面扫描图像，以及在第三扫描方向的第三平面扫描图像，所述第一扫描方向、所述第二扫描方向和所述第三扫描方向彼此垂直，所述第一平面扫描图像和所述第二平面扫描图像平行于所述烟支的长度方向，所述第三平面扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，通过多组射线发生器发射的射线照射烟支，建立基于X-Y-Z坐标轴的三维立体扫描空间。如图2所示，在三维立体扫描空间内，多组X射线对同一支烟支同时照射扫描，得到该烟支三个平面扫描图像，即X-Y平面图像、Y-Z平面图像和X-Z平面图像。其中，烟支长度方向平行于X-Y平面和X-Z平面，即烟支平行于X轴，烟支长度方向垂直于Y-Z平面。
在一些实施例中，多组射线发生器发射的射线可以是由三个射线发生器发射的，并且该射线由三个射线接收器来接收。
在一些实施例中，多组射线发生器发射的射线可以是由一个射线发生器围绕烟支相对旋转运动发射的，并且该射线由三个射线接收器来接收。
在一些实施例中，三维立体扫描空间内，第一扫描方向和第二扫描方向上，射线发生器发生的射线直接照射烟支，单次检测过程进行一次扫描曝光，第一扫描方向和第二扫描方向的扫描可识别出烟支中平行于或与烟支长度方向夹角小于90°烟支的细长梗签。
在一些实施例中，第一扫描方向可以为Y轴方向，第二扫描方向可以为Z轴方向。
在步骤150中，检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像。
在一些实施例中，检测所述烟支在第三扫描方向的多个断层扫描图像，所述第三扫描方向以及在所述第三扫描方向的多个断层扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，第三扫描方向可以为X轴方向。
图4示出本公开的烟支的一些实施例的结构示意图。
如图4所示，烟支包括烟体段和滤嘴段，点燃端位于烟体段中远离滤嘴段的一端，滤嘴端位于滤嘴段中远离烟体段的一端。
在一些实施例中，射线发生器发射的射线在第三扫描方向上对烟支进行CT断层扫描，如图4所示，即将烟支的烟体段沿其长度方向进行剖切，以例如不超过1mm的精度进行一次断层扫描。
在一些实施例中，其中多个断层扫描图像之间的断层粒度为毫米量级。
在一些实施例中，X轴方向的断层扫描可识别出烟支中垂直于烟支长度方向的细长梗签或者小于1mm直径的梗粒。
在一些实施例中，如图4所示，例如烟支长度为90mm的烟支，滤嘴段为30mm，烟体段为60mm，扫描精度为0.5mm时，则在X轴方向，对烟支进行120次剖切，即扫描120次。
在步骤160中，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
图3示出本公开的三维图像建模的一些实施例的示意图。
如图3所示，烟支长度方向平行于X-Y平面和X-Z平面，即烟支平行于X轴，烟支长度方向垂直于Y-Z平面。
在一些实施例中，如图3所示，以所述烟支的一端为坐标原点，以所述第一扫描方向、所述第二扫描方向、所述第三扫描方向为三维坐标轴的方向，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，以烟支滤嘴端或者点燃端为坐标原点，即可定位烟支中梗签的相对位置(即坐标方向)，也可以确定烟支实物的物理尺寸，例如烟支长度、滤嘴长度、烟体长度以及烟支直径，进一步明确梗签在烟支中的分布。
在一些实施例中，对所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像进行二值化处理，利用二值化处理后的所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，因为烟丝和梗签的密度不同，因此二值化处理后的多个平面扫描图像和多个断层扫描图像中烟丝个梗签的灰度值不同，从而可以准确地识别烟支中的梗签数量、形态及位置。
在一些实施例中，三维图像建模可以利用例如VisualSFM(来自运动系统的视觉结构，Visual Structure from Motion System)、MVE(多视图重建环境，Multi-ViewReconstruction Environment)以及MeshRecon等工具。
在一些实施例中，多个平面扫描图像在进行三维图像建模中主要用于检测与烟支的长度方向平行或与烟支的长度方向夹角小于90°的梗签，多个断层扫描图像在进行三维图像建模中主要用于检测与烟支的长度方向垂直的梗签。
在步骤170中，根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测。
在一些实施例中，根据所述烟支的三维图像对每个梗签在所述烟支中的三维空间位置进行检测，根据所述每个梗签在所述烟支中的三维空间位置确定各个梗签在所述烟支中的分布、数量和尺寸中的至少一项。
在一些实施例中，利用烟支的三维图像和烟支实物的物理尺寸，可确定烟支中梗签或梗粒的数量以及每个梗签或梗粒的尺寸，例如梗签或梗粒的长、宽、高。
在步骤180中，在所述烟支为成品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行出库合格检验；以及在所述烟支为制品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行质量控制和烟支制作设备参数调节。
在上述实施例中，通过利用多个平面扫描图像和多个断层扫描图像对烟支进行三维图像建模，实现三维立体梗签形态和位置的真实还原，从而基于三维图像能够更准确地检测烟支中的梗签。
图5示出本公开的烟支中梗签检测装置的一些实施例的框图。
如图5所示，烟支中梗签检测装置50包括：扫描设备51和处理器52。
在一些实施例中，扫描设备51被配置为检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像和检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像。
图6示出本公开的扫描设备的一些实施例的框图；
如图6所示，扫描设备60包括：射线发生器61(例如X射线光源)、射线接收器62(例如光源探测器)、信号放大器63、感光元件64以及网络连接器65。
在一些实施例中，射线发生器61被配置为发射射线。
在一些实施例中，射线发生器61为X摄像光源，选用金属或者合金金属为电子发射源的射流发射原理，实现高功率高通量的X射线发生器。
在一些实施例中，射线接收器62被配置为接收所述射线照射所述烟支后的信号。
在一些实施例中，信号放大器63被配置为对由所述射线接收器接收到的信号进行放大处理。
在一些实施例中，感光元件64被配置为对所述信号放大器63输出的信号进行成像。
在一些实施例中，网络连接器65被配置为将所述感光元件64输出的成像信号传输给所述处理器。
在一些实施例中，所述扫描设备51被配置为检测所述烟支在第一扫描方向的第一平面扫描图像，在第二扫描方向的第二平面扫描图像，以及在第三扫描方向的第三平面扫描图像，所述第一扫描方向、所述第二扫描方向和所述第三扫描方向彼此垂直，所述第一平面扫描图像和所述第二平面扫描图像平行于所述烟支的长度方向，所述第三平面扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，通过多组射线发生器61发射的射线照射烟支，建立基于X-Y-Z坐标轴的三维立体扫描空间。如图2所示，在三维立体扫描空间内，多组X射线对同一支烟支同时照射扫描，得到该烟支三个平面扫描图像，即X-Y平面图像、Y-Z平面图像和X-Z平面图像。其中，烟支长度方向平行于X-Y平面和X-Z平面，即烟支平行于X轴，烟支长度方向垂直于Y-Z平面。
在一些实施例中，多组射线发生器61发射的射线可以是由三个射线发生器61发射的，并且该射线由三个射线接收器62来接收。
在一些实施例中，多组射线发生器61发射的射线可以是由一个射线发生器61围绕烟支相对旋转运动发射的，并且该射线由三个射线接收器62来接收。
在一些实施例中，三维立体扫描空间内，第一扫描方向和第二扫描方向上，射线发生器发生的射线直接照射烟支，单次检测过程进行一次扫描曝光，第一扫描方向和第二扫描方向的扫描可识别出烟支中平行于或与烟支长度方向夹角小于90°烟支的细长梗签。
在一些实施例中，第一扫描方向可以为Y轴方向，第二扫描方向可以为Z轴方向。
在一些实施例中，所述扫描设备51被配置为检测所述烟支在第三扫描方向的多个断层扫描图像，所述第三扫描方向以及在所述第三扫描方向的多个断层扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，检测所述烟支在第三扫描方向的多个断层扫描图像，所述第三扫描方向以及在所述第三扫描方向的多个断层扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
在一些实施例中，第三扫描方向可以为X轴方向。
在一些实施例中，射线发生器发射的射线在第三扫描方向上对烟支进行CT断层扫描，如图4所示，即将烟支的烟体段沿其长度方向进行剖切，以不超过1mm的精度进行一次断层扫描。
在一些实施例中，其中多个断层扫描图像之间的断层粒度为毫米量级。
在一些实施例中，X轴方向的断层扫描可识别出烟支中垂直于烟支长度方向的细长梗签或者小于1mm直径的梗粒。
在一些实施例中，如图4所示，例如烟支长度为90mm的烟支，滤嘴段为30mm，烟体段为60mm，扫描精度为0.5mm时，则在X轴方向，对烟支进行120次剖切，即扫描120次。
在一些实施例中，处理器52被配置为利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模和根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测。
在一些实施例中，如图3所示，所述处理器52被配置为以所述烟支的一端为坐标原点，以所述第一扫描方向、所述第二扫描方向、所述第三扫描方向为三维坐标轴的方向，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，以烟支滤嘴端或者点燃端为坐标原点，即可定位烟支中梗签的相对位置(即坐标方向)，也可以确定烟支实物的物理尺寸，例如烟支长度、滤嘴长度、烟体长度以及烟支直径，进一步明确梗签在烟支中的分布。
在一些实施例中，所述处理器52被配置为对所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像进行二值化处理，利用二值化处理后的所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
在一些实施例中，因为烟丝和梗签的密度不同，因此二值化处理后的多个平面扫描图像和多个断层扫描图像中烟丝个梗签的灰度值不同，从而可以准确地识别烟支中的梗签数量、形态及位置。
在一些实施例中，三维图像建模可以利用例如VisualSFM(来自运动系统的视觉结构，Visual Structure from Motion System)、MVE(多视图重建环境，Multi-ViewReconstruction Environment)以及MeshRecon等工具。
在一些实施例中，多个平面扫描图像在进行三维图像建模中主要用于检测与烟支的长度方向平行或与烟支的长度方向夹角小于90°的梗签，多个断层扫描图像在进行三维图像建模中主要用于检测与烟支的长度方向垂直的梗签。
在一些实施例中，所述处理器52被配置为根据所述烟支的三维图像对每个梗签在所述烟支中的三维空间位置进行检测，根据所述每个梗签在所述烟支中的三维空间位置确定各个梗签在所述烟支中的分布、数量和尺寸中的至少一项。
在一些实施例中，利用烟支的三维图像和烟支实物的物理尺寸，可确定烟支中梗签或梗粒的数量以及每个梗签或梗粒的尺寸，例如梗签或梗粒的长、宽、高。
在一些实施例中，所述处理器52被配置为按照优化后的扫描设备的检测参数，执行检测出所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像；其中所述检测参数包括管电压、管电流、焦距、分辨率、曝光时间以及输出电压与输入电流的比值中的至少一项。
在一些实施例中，通过对扫描设备的检测参数进行优化，对烟支进行适当曝光，获取烟支的平面扫描图像和断层扫描图像。
在一些实施例中，管电压的数值范围设定为30～50KV，管电压呈现射线发生器发射的射线对烟支的穿透能力。射线发生器的管电压在其它变量都保持不变的情况下，管电压越大，射线接收器接收到的射线曝光量越大。
在一些实施例中，管电流的数值范围设定为130～1500uA，射线发生器的管电流在其它变量都保持不变的情况下，管电流越大，射线接收器接收到的射线曝光量越大。
在一些实施例中，焦距的数值范围设定为100mm～700mm，焦距呈现射线发生器发射的射线对烟支的成像的清晰度。
在一些实施例中，分辨率的数值范围设定为5um～1.5mm，分辨率越高，呈现图像的像素越高，图像越清晰，相应地处理时间也越久。
在一些实施例中，曝光时间的数值范围设定为10ms～200ms，射线发生器的曝光时间影响成像的亮度。
在一些实施例中，输出电压与输入电流的比值的数值范围设定为40～200，输出电压与输入电流的比值呈现电路的线性度的高低。
在一些实施例中，射线发生器例如是X射线光源，射线接收器例如是光源探测器。
在一些实施例中，所述处理器52被配置为通过二维扫描图像，预先检测所述烟支中是否含有所述梗签。
在一些实施例中，对烟支使用射线发生器发射的射线照射该烟支，利用烟支中烟丝和梗签的密度不同，通过该射线照射烟支形成的图像信息，得到图像上烟丝和梗签不同灰度的成像，从而识别烟支中是否含有梗签。
在一些实施例中，所述处理器52被配置为在所述烟支含有所述梗签的情况下，再执行对所述烟支进行三维图像建模的步骤。
在一些实施例中，所述多个断层扫描图像之间的断层粒度为毫米量级。
在一些实施例中，所述处理器52被配置为在所述烟支为成品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行出库合格检验。
在一些实施例中，所述处理器52被配置为在所述烟支为制品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行质量控制和烟支制作设备参数调节。
在一些实施例中，对成品烟支或制品烟支进行检测时，需要在环境温度为25.0±3.0℃、湿度为55.0±5.0％的环境中进行储存，烟支取出后，即暴露于空气中，其储存时间小于48h。
在一些实施例中，抽取某牌号成品烟包2包(一包烟含20支烟支)，人工拆取一包，取出烟包中的烟支(20支)放于样品盘用于烟支中梗签的检测；另一包留样，作为平行样品。
在一些实施例中，于卷烟机出口输送通道上取40支烟支，其中20支放于样品盘用于烟支中梗签的检测，另外20支留样，作为平行样品。
在一些实施例中，处理器52采用工业计算机为处理器。
在一些实施例中，处理器52的CPU(中央处理器，Central Processing Unit)选用拥有较高处理速度的多核心CPU，英特尔i7以上。
在一些实施例中，处理器52的显卡需要拥有较好的图像处理性能，可以选用专业显卡，例如NVIDIA Quadro或AMD Radeon Pro。
在一些实施例中，处理器52的内存选用16GB或以上的内存。
在一些实施例中，处理器52的存储器选用拥有较大存储容量的SSD(固体硬盘，Solid State Drive)，可以满足数据传输的速度和快速启动需求。
在一些实施例中，根据需要，烟支中梗签检测装置还可以包括显示器53。
图7示出本公开的显示器的一些实施例的示意图。
在一些实施例中，显示器53为HMI(人机界面，Human Machine Interface)监控界面，如图7所示，显示器53被配置为显示所述烟支的三维图像、梗签检测结果信息、扫描设备的检测参数的设置信息、被检测烟支的选择信息、梗签检测历史数据查询信息中的至少一项。
在一些实施例中，显示梗签检测结果信息，该信息中包括烟支中梗签数量、梗签形态以及每个梗签对应烟支的位置。
在一些实施例中，处理器52可以根据显示的梗签检测结果信息，统计出一组烟支的总的梗签数量以及不同形态的梗签数量，并呈现在该显示器上。
在一些实施例中，处理器52可以根据显示的梗签检测结果信息对梗签形态进行筛选设定。例如，在数据查询时，可人工对梗签形态(例如，长、宽、高)进行统计规格的设置(例如，长0～15mm，宽0～10mm，高0～10mm，再例如，规格1：0～7、0～3、0～4；规格2：3～7、3～5、4～6；规格3：7～15、5～10、6～10)，从而对一组烟支(20支烟支)或者某时间段内某牌号烟支的检测结果按照梗签形态进行分类输出统计结果。
在一些实施例中，一组烟支例如成品烟包一包(20支)，或者制品烟支20支。
在一些实施例中，显示扫描设备的检测参数的设置信息，处理器52可以根据不同的烟支规格(例如常规、中支、细支)设置不同的扫描设备51的检测参数。例如，射线发生器61的参数。此外，处理器52还可以对三维图像建模中的参数(例如烟支直径、烟支长度、滤嘴长度、烟体长度)进行调整。
在一些实施例中，显示被检测烟支的选择信息，处理器52可以根据被检测烟支的选择信息设置检测烟支的牌号等信息，即在烟支检测时，选择对应的烟支牌号，然后得到的检测结果可以按照烟支牌号进行分类管理。
在一些实施例中，显示梗签检测历史数据查询信息，处理器52可以通过时间、牌号、烟支规格等信息进行筛选和查询，并可以导出数据表格，实现数据管理和分析。
在一些实施例中，显示器53可以选用色彩准确度高、分辨率较高的显示器，2K以上分辨率的显示器。
在上述实施例中，通过利用多个平面扫描图像和多个断层扫描图像对烟支进行三维图像建模，实现三维立体梗签形态和位置的真实还原，从而基于三维图像能够更准确地检测烟支中的梗签。
本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
可以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (22)
1.一种烟支中梗签检测方法，包括：
检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像；
检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像；
利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模；以及
根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其中检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像包括：
检测所述烟支在第一扫描方向的第一平面扫描图像，在第二扫描方向的第二平面扫描图像，以及在第三扫描方向的第三平面扫描图像，所述第一扫描方向、所述第二扫描方向和所述第三扫描方向彼此垂直，所述第一平面扫描图像和所述第二平面扫描图像平行于所述烟支的长度方向，所述第三平面扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其中检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像包括：
检测所述烟支在第三扫描方向的多个断层扫描图像，所述第三扫描方向以及在所述第三扫描方向的多个断层扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
4.根据权利要求2所述的方法，其中利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模包括：
以所述烟支的一端为坐标原点，以所述第一扫描方向、所述第二扫描方向、所述第三扫描方向为三维坐标轴的方向，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
5.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测包括：
根据所述烟支的三维图像对每个梗签在所述烟支中的三维空间位置进行检测，根据所述每个梗签在所述烟支中的三维空间位置确定各个梗签在所述烟支中的分布、数量和尺寸中的至少一项。
6.根据权利要求1所述的方法，其中对所述烟支进行三维图像建模包括：
对所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像进行二值化处理，利用二值化处理后的所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，还包括：
对扫描设备的检测参数进行优化，然后执行检测出所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像；
其中所述检测参数包括以下任一项或多项：管电压、管电流、焦距、分辨率、曝光时间以及输出电压与输入电流的比值。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，还包括：
通过二维扫描图像，预先检测所述烟支中是否含有所述梗签；
在所述烟支含有所述梗签的情况下，再执行对所述烟支进行三维图像建模的步骤。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述多个断层扫描图像之间的断层粒度为毫米量级。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，还包括：
在所述烟支为成品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行出库合格检验；以及
在所述烟支为制品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行质量控制和烟支制作设备参数调节。
11.一种烟支中梗签检测装置，包括：
扫描设备，被配置为检测烟支在多个扫描方向的多个平面扫描图像和检测所述烟支在一个扫描方向的多个断层扫描图像；
处理器，被配置为利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模和根据所述烟支的三维图像对所述烟支中的梗签进行检测。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，
所述扫描设备被配置为检测所述烟支在第一扫描方向的第一平面扫描图像，在第二扫描方向的第二平面扫描图像，以及在第三扫描方向的第三平面扫描图像，所述第一扫描方向、所述第二扫描方向和所述第三扫描方向彼此垂直，所述第一平面扫描图像和所述第二平面扫描图像平行于所述烟支的长度方向，所述第三平面扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，
所述扫描设备被配置为检测所述烟支在第三扫描方向的多个断层扫描图像，所述第三扫描方向以及在所述第三扫描方向的多个断层扫描图像垂直于所述烟支的长度方向。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，
所述处理器被配置为以所述烟支的一端为坐标原点，以所述第一扫描方向、所述第二扫描方向、所述第三扫描方向为三维坐标轴的方向，利用所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
15.根据权利要求11所述的装置，其中，
所述处理器被配置为根据所述烟支的三维图像对每个梗签在所述烟支中的三维空间位置进行检测，根据所述每个梗签在所述烟支中的三维空间位置确定各个梗签在所述烟支中的分布、数量和尺寸中的至少一项。
16.根据权利要求11所述的装置，其中，
所述处理器被配置为对所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像进行二值化处理，利用二值化处理后的所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像对所述烟支进行三维图像建模。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的装置，其中，
所述处理器被配置为按照优化后的扫描设备的检测参数，执行检测出所述多个平面扫描图像和所述多个断层扫描图像；
其中所述检测参数包括管电压、管电流、焦距、分辨率、曝光时间以及输出电压与输入电流的比值中的至少一项。
18.根据权利要求11-16中任一项所述的装置，其中，
所述处理器被配置为通过二维扫描图像，预先检测所述烟支中是否含有所述梗签；
所述处理器被配置为在所述烟支含有所述梗签的情况下，再执行对所述烟支进行三维图像建模的步骤。
19.根据权利要求11-16中任一项所述的装置，其中所述多个断层扫描图像之间的断层粒度为毫米量级。
20.根据权利要求11-16中任一项所述的装置，其中，
所述处理器被配置为在所述烟支为成品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行出库合格检验；以及
所述处理器被配置为在所述烟支为制品烟支的情况下，基于所述烟支的梗签检测结果进行质量控制和烟支制作设备参数调节。
21.根据权利要求11-16中任一项所述的装置，还包括：
显示器，被配置为显示所述烟支的三维图像、梗签检测结果信息、扫描设备的检测参数的设置信息、被检测烟支的选择信息、梗签检测历史数据查询信息中的至少一项。
22.根据权利要求11-16中任一项所述的装置，其中所述扫描设备包括：
射线发生器，被配置为发射射线；
射线接收器，被配置为接收所述射线照射所述烟支后的信号；
信号放大器，被配置为对由所述射线接收器接收到的信号进行放大处理；
感光元件，被配置为对所述信号放大器输出的信号进行成像；以及
网络连接器，被配置为将所述感光元件输出的成像信号传输给所述处理器。
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| CN202310910420.2A CN116858866A (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 一种烟支中梗签检测的方法及装置 |
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