[发明专利]基于图像处理的烟丝形貌特征的测量方法

说明书

本发明提出一种基于图像处理的烟丝形貌特征的测量方法。烟丝的形貌特征是卷烟工艺中一项重要的评价指标，对卷烟的感官质量及物理指标有明显的影响。通过提出本发明，能够快速无损测量大量分散烟丝的几何形态属性，包括圆形度、矩形度和球形度等，并统计试验区域烟丝等效直径。本发明的图像处理流程依次为：搭建物理系统、图片获取、单位标定、输入烟丝的厚度与像素尺寸比、图像预处理、烟丝多连通区域分割、烟丝长度与体积输出、烟丝圆形度、球形度输出、烟丝等效直径、球形度分布图计算等。

技术领域

本发明涉及物理实验与烟草机械设备技术领域，尤其涉及基于图像处理算法的烟丝形貌特征测量方法。

背景技术

烟丝的形貌特征，包括圆形度、矩形度、球形度，是卷烟工艺中一项重要的评价指标，对卷烟的感官质量及物理指标有明显的影响。在烟丝流化的研究中，不同的形貌特征影响烟丝的曳力。烟丝形状越偏离球形颗粒，表面受到的流化阻力越大。另一方面，烟叶经过片烟处理设备与切丝设备后，包括分切设备、叶片松散回溯机与切丝机，应该对烟丝的形貌进行分析。叶梗分离设备、供料成条机、卷接成型机中也应该采用形貌特征分析方法来判断国产烟草机械各机组的功能可靠性。传统测量方式多为人工评价测量，劳动强度大，采样周期长，评价客观性差，与烟草企业的现代化设计理念不相符。多种形态参数未形成统一的实验规范，因此，应该提出一种合适的烟丝图像测量方法，对混合烟丝形貌特征进行分析与评价。

在设计烟丝颗粒流化反应器之前，一般采用理论与数值模拟相结合的形式，初步分析烟丝的流化特征。受计算方法与数值模拟软件的限制，烟丝颗粒一般采用球形颗粒替代，加以形状因子来表征烟丝与规则形状的区别。因此，应该提出一种等效直径测量方法，计算混合烟丝的等效直径均值与偏差。

现有的烟丝物理性能测量效率低且精度不足，未能对烟丝矩形度、圆形度、球形度、等效直径等进行可视化表示。以往的测量方法均采用人工检测，依靠目测判断已不能满足烟丝标准规格测量要求。目前，对烟丝宽度的测量较为先进的方法为CCD图像测量，但仅对烟丝宽度进行了分析，尚未提出针对烟丝的矩形度、圆形度等特征属性的测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于图像处理的烟丝形貌特征的测量方法，可以快速获得烟丝圆形度、矩形度、球形度和等效直径等形貌特征参数，可以快速测量大量随机混合的烟丝，具有较高的测量精度，并能根据烟草机械检测需求，扩展程序功能。

为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：

基于图像处理的烟丝形貌特征的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一.获取烟丝图像；所述烟丝图像中的烟丝相互不重合；

步骤二.对烟丝图像进行图像预处理分割得到各烟丝区域；

步骤三.统计各烟丝区域的实际周长和实际面积作为烟丝的实际周长和实际面积S，测量得到烟丝平均厚度h，以烟丝平均厚度h*实际面积S得到烟丝区域的体积V_p；

步骤四.得到各烟丝区域的最小外接矩形，以最小外接矩形的对角线长度作为烟丝长度；通过各烟丝区域的周长和面积得到圆形度ψ；通过烟丝的平均厚度 h和烟丝的实际面积得到烟丝的等效直径D_p；通过烟丝的平均厚度h、烟丝的实际面积和实际周长得到球形度。

进一步的改进，步骤一中，获取烟丝图像的方法如下：

设置数码相机、LED光源和试验台，所述数码相机电连接图像采集计算机，图像采集计算机电连接显示器；所述试验台位于数码相机正下方，试验台上方一侧固定有水平尺，另一侧固定有白板；所述LED光源周向环绕设置在数码相机两侧；

数码相机将拍摄得到的烟丝图像上传至图像采集计算机。

进一步的改进，所述步骤三中，烟丝的实际周长和实际面积获取方法如下：