[發(fā)明專利]基于反射、透視和顯微圖像的煙葉分級方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310215456.5
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103323455A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐昇;歐陽光
• 申請（專利權(quán)）人: 南京文采科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/27
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對煙葉進(jìn)行分級的方法，具體涉及一種基于反射、透視和顯微圖像的煙葉分級方法，采用模式識別算法對煙葉進(jìn)行分析處理。

背景技術(shù)

煙葉分級是按照煙葉的品質(zhì)特征、優(yōu)劣程度將其劃分為不同等級，使每一個等級煙葉具有相對一致的質(zhì)量特性和質(zhì)量水平，以供卷煙工業(yè)選擇使用。我國在1992年正式頒布《中華人民共和國烤煙國家標(biāo)準(zhǔn)》，指出煙葉一共可以分為42級，由部位，顏色和品級構(gòu)成煙葉的等級;?韓力群等人在《烤煙煙葉自動分級的智能技術(shù)》中指出，不同地區(qū)不同年份的煙葉等級有所區(qū)別，且煙葉的分級和煙葉的形狀，顏色和紋理密切相關(guān)，然而由于情況十分復(fù)雜，內(nèi)在聯(lián)系很難把握，雖有眾多理論研究，但未給出適合工業(yè)需求的分級方法。

一直以來，無論是國際還是國內(nèi)在打葉復(fù)烤煙葉分級過程中，均采用人工“地攤”式挑選分級，即將煙包放置指定位置，依靠人工按要求將“把煙”或解把后的片煙進(jìn)行分選。這種方式需要大量操作工，并需要對其進(jìn)行培訓(xùn)，實際執(zhí)行過程中，效果不好。存在人員流動性大、占地面積大、生產(chǎn)環(huán)境差、操作者的經(jīng)驗與能力參差不齊、企業(yè)管理成本高等不利因素。具體表現(xiàn)在成品煙葉質(zhì)量受人工因素影響大、分級后煙葉品質(zhì)偏差較大等缺點。目前的煙葉分級模式不利于合理利用煙葉資源，造成煙葉加工過程質(zhì)量波動大，同時已影響到卷煙加工質(zhì)量。

申請?zhí)枮?01110004173.7的中國發(fā)明專利公開了利用光譜和圖像特征進(jìn)行煙葉分級的方法，然而其并不適用于工業(yè)需求，例如該專利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對特征進(jìn)行刪減這會使得特征減少，然而由于煙葉分級較為復(fù)雜，減少特征的同時可能會導(dǎo)致分級不夠精確，使得網(wǎng)絡(luò)分類能力大大下降；在煙葉分級時候其采用的幾種分類算法并不科學(xué)，其指出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點個數(shù)選取在分類時候至關(guān)重要，由于不同年份不同產(chǎn)地?zé)熑~分級可能差距比較大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無法滿足各種情況；遺傳算法通常用來優(yōu)化參數(shù)，并不適合進(jìn)行分類；用最近鄰算法運算量過大，需要計算當(dāng)前樣本和每一個樣本的距離；聚類算法用在等級較多情況下并不適用，聚類中心難以確定，計算量巨大。而且其對煙葉的煙葉內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征并沒有進(jìn)行處理，煙葉根據(jù)成熟度不同，在煙葉內(nèi)部細(xì)胞結(jié)構(gòu)上差距較大，而成熟度與煙葉的等級密切相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于反射、透視和顯微圖像的煙葉分級方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的基于反射、透視和顯微圖像的煙葉分級方法，包括如下步驟：（1）實時獲得煙葉的高清彩色反射圖像、高清透視圖像和高清顯微圖像，并將采集的圖像傳給工控機(jī)；

（2）對圖像進(jìn)行預(yù)處理操作，以快速定位煙葉的邊界，從背景區(qū)域中分割出煙葉記為煙葉圖像；

（3）對圖像的特征進(jìn)行提取，所述特征包括形狀特征、顏色特征和紋理特征；

（4）用Adaboost分類算法對煙葉的上述特征進(jìn)行分析，即通過弱分類器徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來分析煙葉圖像的特征，包括形狀特征，顏色特征和紋理特征,通過對煙葉的部位,顏色和品級分類來確定煙葉的等級。

上述步驟（1）中，所述高清彩色反射圖像為3CCD面陣彩色相機(jī)利用反射光源采集獲得，具體方法為：

工控機(jī)通過IO控制板啟動皮帶電機(jī)，煙葉置于皮帶上通過皮帶傳輸，皮帶上設(shè)置定位孔，當(dāng)煙葉到達(dá)反光罩內(nèi)時候，光電管通過定位孔發(fā)送定位信息至IO控制板，IO控制板驅(qū)動光源和相機(jī)，?3CCD高清面陣彩色相機(jī)對正下方的煙葉進(jìn)行拍攝，獲得高清彩色反射圖像。

所述高清透視圖像為線陣相機(jī)利用透視光源對煙葉進(jìn)行采集獲得，具體方法為：

采用線陣相機(jī)，線陣相機(jī)正對透射光源，線陣相機(jī)與透射光源之間為兩個皮帶傳輸裝置的交接處；兩個滾輪之間具有10mm的縫隙，高度上具有微小的高度差，通過煙葉下方的透視光源，采集煙葉的透視圖片，裝置結(jié)構(gòu)如圖5(a)所示。將采集到的透視圖像通過千兆網(wǎng)線傳輸至工控機(jī)。

所述高清顯微圖像為高倍顯微鏡頭利用光纖光源發(fā)生器對煙葉進(jìn)行采集獲得，具體方法為：

用光纖光源發(fā)生器提供光源，在煙葉上部放置高倍顯微鏡頭，直接對煙葉圖像進(jìn)行采集，將采集到的顯微圖像通過千兆網(wǎng)線傳輸?shù)焦た貦C(jī)。

上述步驟（2）中，對圖像進(jìn)行預(yù)處理操作為：通過閾值將背景區(qū)域置成黑色，采用鏈碼算法定位出煙葉的邊界區(qū)域，從背景中分割出煙葉記為煙葉圖像，避免對背景的處理，減少后續(xù)計算量。

上述步驟（3）中，所述形狀特征的提取方法為：采用鏈碼算法，通過步驟（2）中獲得的煙葉的邊界信息，計算出煙葉的長度，寬度，周長，面積和圓度。