一種煙葉葉片外形輪廓表征方法
【專利摘要】一種煙葉葉片外形輪廓表征方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：(1)取樣：從煙葉待檢測位置取適量具有代表性的煙葉；(2)煙葉離散化：將取樣煙葉，放置于離散裝置上，通過離散化裝置后煙葉之間基本完全離散沒有搭接；(3)圖像采集：利用線掃描相機(jī)獲得離散化后的煙葉圖像；(4)計(jì)算煙葉葉片結(jié)果數(shù)據(jù)：利用圖像處理軟件計(jì)算每一片煙葉的投影面積、最小外接矩形的長和寬，該最小外接矩形是指其完全包含整個(gè)煙葉投影面,并且面積最小的矩形；等等。本發(fā)明對(duì)單獨(dú)用葉面積表征煙葉的結(jié)構(gòu)特征是一個(gè)重要的補(bǔ)充，對(duì)打葉復(fù)烤設(shè)備的打葉和后續(xù)的制絲都有重要指導(dǎo)意義。
【專利說明】一種煙葉葉片外形輪廓表征方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙葉加工過程中煙葉葉片檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種煙葉葉片外形輪廓的表征方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在煙草加工過程中，煙葉的葉片結(jié)構(gòu)是影響煙絲質(zhì)量的最重要的因素之一，而煙絲的質(zhì)量又直接影響到成品煙支得質(zhì)量(煙支的重量、密度、空頭率等重要指標(biāo))。目前復(fù)烤廠在煙葉的加工中對(duì)煙葉葉片結(jié)構(gòu)的檢測及質(zhì)量控制，主要通過檢測葉片的大中片率指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)，對(duì)煙葉葉片大中片率的檢測目前主要使用篩分法和圖像法兩種方法。最近，研究發(fā)現(xiàn)除了煙葉的大中片率指標(biāo)外，煙葉葉片的外形輪廓對(duì)煙絲的質(zhì)量也有顯著的影響，填充度好、接近圓形或正方形的煙葉其切絲質(zhì)量要優(yōu)于其他形狀的煙葉。因此，即是具有相同大中片率的兩批煙葉其加工得到的煙絲質(zhì)量，因?yàn)闊熑~葉片外形輪廓的不同也會(huì)有明顯差巳
[0003]為了進(jìn)一步豐富煙葉的葉片結(jié)構(gòu)信息，有必要研究一種煙葉葉片外形輪廓的表征方法，結(jié)合大中片率可以更全面、準(zhǔn)確的描述煙葉的結(jié)構(gòu)特征。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的正是基于上述原因而提出一種煙葉葉片外形輪廓表征方法。
[0005]本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0006](I)取樣:從煙葉待檢測位置取適量具有代表性的煙葉。
[0007](2)煙葉離散化:將取樣煙葉，放置于離散裝置上，通過離散化裝置后煙葉之間基本完全離散沒有搭接。
[0008](3)圖像采集:利用線掃描相機(jī)獲得離散化后的煙葉圖像。
[0009](4)計(jì)算煙葉葉片結(jié)果數(shù)據(jù):利用圖像處理軟件(該軟件可以利用通用的圖像處理軟件，也可以自主開發(fā)具有相關(guān)計(jì)算功能的軟件)計(jì)算每一片煙葉的投影面積、最小外接矩形的長、寬(該最小外接矩形是指其完全包含整個(gè)煙葉投影面，并且面積最小的矩形)。
[0010](5)計(jì)算每片煙葉的矩形度:煙葉的矩形度定義為煙葉的投影面積Atl除以煙葉的最小外接矩形的面積A，矩形度R = KJL.當(dāng)R為最大值I時(shí)煙葉投影面為矩形，當(dāng)R =η /4時(shí)煙葉投影面為圓形，矩形度描述了煙葉的填充度及緊湊程度。
[0011](6)計(jì)算每片煙葉的體態(tài)系數(shù):煙葉的體態(tài)系數(shù)定義為煙葉投影面的最小外接矩形的寬W除以其最小外接矩形的長L，體態(tài)系數(shù)T = W/L。體態(tài)系數(shù)描述了煙葉外形輪廓近似是長條狀還是正方形，T接近I時(shí)為正方形或圓形片煙，T遠(yuǎn)小于I時(shí)為長條狀煙葉。
[0012](7)計(jì)算累計(jì)矩形度和體態(tài)系數(shù)面積百分比:用N個(gè)(如N = 14)在O到I之間逐漸遞增的值為上限計(jì)算小于該上限的矩形度或體態(tài)系數(shù)對(duì)應(yīng)的煙葉的面積百分比即為累計(jì)面積百分比。
[0013](8)尋找擬合曲線:通過大量煙葉數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煙葉葉片的體態(tài)系數(shù)和矩形度都符合曲線方程F(X) = 1-exp (_axb)，X為矩形度或體態(tài)系數(shù)的累計(jì)上限值F(X)為其所對(duì)應(yīng)的面積百分比。其中a、b為方程參數(shù)，將(7)所得的累計(jì)矩形度或體態(tài)系數(shù)面積百分t匕，對(duì)F(X)進(jìn)行曲線擬合可以得到a、b的值，從而也就確定了曲線方程。
[0014](9)計(jì)算特征值:將F (X) = 0.5帶入方程計(jì)算,得到X的值,記為特征矩形度Xa5或特征體態(tài)系數(shù)Xtl.5，其物理含義為該批取樣煙葉葉片中矩形度或體態(tài)系數(shù)在取該值時(shí)，大于和小于該值的煙葉的面積總和各占50%?？捎迷撝当碚髡w煙葉的矩形度或體態(tài)系數(shù)的優(yōu)劣，X值越大該特征值越優(yōu)。
[0015](10)計(jì)算任意矩形度或體態(tài)系數(shù)區(qū)間面積百分比:本發(fā)明利用(8)得到的分布方程，可以得到任意矩形度或體態(tài)系數(shù)區(qū)間[X1,X2]的面積百分F(X2)-F(X1)tj
[0016](11)本發(fā)明從(5)至(10)也可以僅計(jì)算取樣煙葉中面積大于某一值得葉片或葉片最小外接矩形的寬度大于某一值的煙葉(例如只統(tǒng)計(jì)大中片等)來做分布曲線和特征值的計(jì)算。
[0017](12)本發(fā)明提供了兩個(gè)用來表征煙葉葉片外形輪廓的參數(shù)，矩形度和體態(tài)系數(shù)，并得到了它們的分布方程和特征值。本發(fā)明一種煙葉葉片輪廓的表征方法對(duì)單獨(dú)用葉面積表征煙葉的結(jié)構(gòu)特征是一個(gè)重要的補(bǔ)充，對(duì)打葉復(fù)烤設(shè)備的打葉和后續(xù)的制絲都有重要指導(dǎo)意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1煙葉離散化及圖像采集裝置示意圖；
[0019]圖2矩形度累計(jì)面積百分比；
[0020]圖3矩形度對(duì)應(yīng)面積百分比分布曲線。
具體實(shí)施例
[0021]本發(fā)明利用圖像法測定出每一片煙葉的投影面積和最小外接矩形的長和寬，進(jìn)一步計(jì)算出其矩形度和體態(tài)系數(shù)。將所有葉片按矩形度或體態(tài)系數(shù)的大小進(jìn)行區(qū)間劃分，計(jì)算其累計(jì)區(qū)間的面積百分比，利用累計(jì)區(qū)間面積百分比得到其具體擬合分布方程，利用擬合分布方程得到特征值和任意區(qū)間的面積百分比。
[0022]下面以葉片矩形度為例，對(duì)本發(fā)明做具體說明(體態(tài)系數(shù)計(jì)算具有相同的流程)。
[0023](I)取樣:從煙葉打后段設(shè)備的輸送皮帶上取樣3000± 10g ；
[0024](2)煙葉離散:將取樣的煙葉均勻鋪在圖1布料皮帶I上，啟動(dòng)離散裝置后物料從布料皮帶I落入振動(dòng)篩2，在振動(dòng)篩2上經(jīng)過初次離散后的物料進(jìn)入下一級(jí)輸送皮帶
[0025]3和輸送皮帶4，皮帶3的速度為I米/秒、皮帶4的速度為2米/秒，利用兩級(jí)的速度差將物料基本離散開(離散率在95%以上)。
[0026](3)圖像采集:當(dāng)煙葉通過最后一級(jí)離散皮帶時(shí)利用線掃描相機(jī)5對(duì)煙葉進(jìn)行圖像采集，并將圖像傳到連接的計(jì)算機(jī)6上；
[0027](4)計(jì)算煙葉葉片數(shù)據(jù):利用圖像處理軟件，計(jì)算每一片煙葉的投影面積及最小外接矩形的長和寬。
[0028](5)計(jì)算每片煙葉的矩形度:計(jì)算出每一片煙葉的矩形度T = A0/A ；
[0029](6)計(jì)算矩形度的累計(jì)面積百分比:矩形度T彡0.35、彡0.40、彡0.45、彡0.50、(0.55、彡 0.60、彡 0.65、彡 0.70、彡 0.75、彡 0.80、彡 0.85、彡 0.90、彡 0.95、彡 1.0,14 個(gè)累計(jì)面積百分比，見圖2。
[0030](7)計(jì)算分布方程:利用(6)的累計(jì)面積百分比，擬合分布方程F(X)=
1-exp (_axb),計(jì)算得到方程參數(shù) a = 0.00434、b = 2.951,見圖 3。
[0031](8)將F (X) = 0.5帶入方程,求得特征矩形度Xa5 = 0.558。
[0032](9)計(jì)算任意區(qū)間面積百分比:利用(7)得到的分布方程可以計(jì)算任意區(qū)間面積百分比，例如矩形度區(qū)間[0.5,0.78]的面積百分比為F(0.78)-F(0.5) = 0.406。
【權(quán)利要求】
1.一種煙葉葉片外形輪廓表征方法，其特征在于，本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn): (1)取樣:從煙葉待檢測位置取適量具有代表性的煙葉； (2)煙葉離散化:將取樣煙葉，放置于離散裝置上，通過離散化裝置后煙葉之間基本完全離散沒有搭接； (3)圖像采集:利用線掃描相機(jī)獲得離散化后的煙葉圖像； (4)計(jì)算煙葉葉片結(jié)果數(shù)據(jù):利用圖像處理軟件計(jì)算每一片煙葉的投影面積、最小外接矩形的長和寬，該最小外接矩形是指其完全包含整個(gè)煙葉投影面，并且面積最小的矩形； (5)計(jì)算每片煙葉的矩形度:煙葉的矩形度定義為煙葉的投影面積Atl除以煙葉的最小外接矩形的面積A，矩形度R = A0/A ;當(dāng)R為最大值I時(shí)煙葉投影面為矩形，當(dāng)R = π /4時(shí)煙葉投影面為圓形，矩形度描述了煙葉的填充度及緊湊程度； (6)計(jì)算每片煙葉的體態(tài)系數(shù):煙葉的體態(tài)系數(shù)定義為煙葉投影面的最小外接矩形的寬W除以其最小外接矩形的長L，體態(tài)系數(shù)T = W/L ;體態(tài)系數(shù)描述了煙葉外形輪廓近似是長條狀還是正方形，T接近I時(shí)為正方形或圓形片煙，T遠(yuǎn)小于I時(shí)為長條狀煙葉； (7)計(jì)算累計(jì)矩形度和體態(tài)系數(shù)面積百分比:用N個(gè)在O到I之間逐漸遞增的值為上限計(jì)算小于該上限的矩形度或體態(tài)系數(shù)對(duì)應(yīng)的煙葉的面積百分比即為累計(jì)面積百分比； (8)尋找擬合曲線:通過對(duì)大量煙葉數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煙葉葉片的體態(tài)系數(shù)和矩形度都符合曲線方程F(X) = 1-exp (_axb)，X為矩形度或體態(tài)系數(shù)的累計(jì)上限值F(X)為其所對(duì)應(yīng)的面積百分比；其中a、b為方程參數(shù)，將(7)所得的累計(jì)矩形度或體態(tài)系數(shù)面積百分比，對(duì)F(X)進(jìn)行曲線擬合可以得到a、b的值，從而也就確定了曲線方程； (9)計(jì)算特征值d#F(x)= 0.5帶入方程計(jì)算,得到X的值,記為特征矩形度Xa5或特征體態(tài)系數(shù)Xa5，其物理含義為該批取樣煙葉葉片中矩形度或體態(tài)系數(shù)在取該值時(shí)，大于和小于該值的煙葉的面積總和各占50%，可用該值表征整體煙葉的矩形度或體態(tài)系數(shù)的優(yōu)劣，X值越大該特征值越優(yōu)； (10)計(jì)算任意矩形度或體態(tài)系數(shù)區(qū)間面積百分比:利用(8)得到的分布方程，可以得到任意矩形度或體態(tài)系數(shù)區(qū)間[X1, X2]的面積百分F(X2)-F(X1)15
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙葉葉片外形輪廓表征方法，其特征在于，由步驟(5)至(10)僅計(jì)算取樣煙葉中面積大于某一值得葉片或葉片最小外接矩形的寬度大于某一值的煙葉來做分布曲線和特征值的計(jì)算。
【文檔編號(hào)】G01B11/25GK104180774SQ201410399653
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】張?jiān)? 張俊榮, 卯彥, 李江樂, 楊雄標(biāo), 楊曉華, 湯鵬, 楊松, 張?jiān)茤|, 游玲, 蔣明民, 李長龍 申請(qǐng)人:云南昆船設(shè)計(jì)研究院