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基于機器視覺的煙葉平展度測定裝置及方法

文檔序號:40635504發(fā)布日期:2025-01-10 18:41閱讀:3來源:國知局
基于機器視覺的煙葉平展度測定裝置及方法

本發(fā)明涉及雪茄煙葉平整度測定,具體涉及基于機器視覺的煙葉平展度測定裝置及方法。


背景技術(shù):

1、近年來,我國雪茄市場發(fā)展迅速,雪茄煙種植面積呈逐年擴大趨勢,雪茄行業(yè)的發(fā)展逐步由強調(diào)產(chǎn)量轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘|(zhì)量。雪茄煙支的各部位均由煙葉全葉卷制而成,其中在最外層包裹的煙葉稱為茄衣,對于雪茄煙支的外觀質(zhì)量影響最大。我國茄衣煙葉質(zhì)量較國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)存在差距,國產(chǎn)高端雪茄基本使用進口茄衣,對國外原料依賴嚴重,制約了我國雪茄行業(yè)的發(fā)展。煙葉的平整性是影響其外觀質(zhì)量的重要因素,目前隨著我國茄衣生產(chǎn)水平的提升,國產(chǎn)茄衣的支脈粗細、平伏度得到改善,已達到國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)水平。

2、現(xiàn)有技術(shù)中公開了一個公告號為cn117587151a的專利,該方案中該位點的兩種純合基因型gg和aa品種在葉面平整度的表型上出現(xiàn)顯著差異,在gwas群體中,gg基因型品種表型表現(xiàn)為葉面較褶皺(即葉面平整度大于等于3),而aa基因型品種表型表現(xiàn)為葉面較平整(即葉面平整度小于等于2),為雪茄煙品種的篩選提供了一種高效、簡便、可靠的參考標記,有效提高了雪茄煙分子育種和遺傳改良效率。

3、現(xiàn)有裝置及方法隨著使用,也逐漸的暴露出了該技術(shù)的不足之處,主要表現(xiàn)在以下方面:

4、第一,現(xiàn)有雪茄煙葉平整性研究領(lǐng)域,有關(guān)雪茄煙葉平整性的測定方法依然采用人為進行主觀判別,存在誤差較大、無明確與統(tǒng)一的標準等問題,且人為判別方法多通過煙葉的主支脈平伏程度進行間接判斷,無法實現(xiàn)對雪茄煙葉完整葉面平整性的直接測量。

5、第二,此外,目前市面上尚無有關(guān)雪茄煙葉平整性的測量裝置,無法實現(xiàn)恒定、統(tǒng)一的測量環(huán)境,因此,相關(guān)測量方法與裝置的缺失,阻礙了國產(chǎn)茄衣煙葉平展度研究的發(fā)展。

6、綜上可知,現(xiàn)有技術(shù)在實際使用上顯然存在不便與缺陷,所以有必要加以改進。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷,本發(fā)明解決了傳統(tǒng)技術(shù)中目前在生產(chǎn)上,煙葉平整性的測定方法依然采用人為進行主觀判別,存在誤差較大、無明確與統(tǒng)一的標準等問題,且人為判別方法多通過煙葉的主支脈平伏程度進行間接判斷,無法實現(xiàn)對雪茄煙葉完整葉面平整性的直接測量的問題。

2、為解決上述問題,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:

3、基于機器視覺的煙葉平展度測定裝置,包括主體臺面,所述主體臺面上設(shè)有煙葉放置臺,所述煙葉放置臺的一側(cè)設(shè)有工業(yè)相機,所述煙葉放置臺的上方沿橫向及縱向滑動設(shè)有激光測距儀,

4、所述煙葉放置臺一側(cè)沿縱向滑動設(shè)有旋轉(zhuǎn)升降框架,所述旋轉(zhuǎn)升降框架上設(shè)有均布有投影燈,

5、所述煙葉放置臺的一側(cè)沿縱向滑動設(shè)有平整裝置。

6、作為一種優(yōu)化的方案,所述主體臺面上沿弧形軌道移動設(shè)有平行補光燈,所述弧形軌道的中心位于所述煙葉放置臺的中心位置上。

7、作為一種優(yōu)化的方案,所述旋轉(zhuǎn)升降框架內(nèi)設(shè)有由金屬細桿橫軸交叉構(gòu)成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),所述投影燈固定于交叉點上。

8、作為一種優(yōu)化的方案,所述旋轉(zhuǎn)升降框架的中心位置上設(shè)有避讓所述工業(yè)相機攝像頭的避讓孔。

9、作為一種優(yōu)化的方案,所述平整裝置包括液壓升降桿,所述液壓升降桿的頂部安裝有機械移動槽,所述機械移動槽內(nèi)沿橫向并列安裝有輥壓式平整桿,若干個所述輥壓式平整桿之間沿橫向擴散式移動,所述輥壓式平整桿套裝有軟質(zhì)輥壓筒。

10、作為一種優(yōu)化的方案,所述主體臺面的一側(cè)設(shè)有平整裝置移動軌道,所述平整裝置滑動安裝于所述平整裝置移動軌道內(nèi),所述平整裝置移動軌道處于所述煙葉放置臺中點位置所在的方向上。

11、作為一種優(yōu)化的方案,所述主體臺面的一側(cè)設(shè)有與所述平整裝置移動軌道并列設(shè)置的投影裝置移動軌道,所述投影裝置移動軌道內(nèi)滑動設(shè)有旋轉(zhuǎn)升降液壓桿,所述旋轉(zhuǎn)升降框架固接于所述旋轉(zhuǎn)升降液壓桿的頂部。

12、作為一種優(yōu)化的方案,所述主體臺面處于煙葉放置臺兩側(cè)的區(qū)域設(shè)有沿縱向延伸的軌道,兩個軌道之間設(shè)有測距儀移動軌道,所述激光測距儀沿橫向滑動安裝于所述測距儀移動軌道上。

13、本發(fā)明同時還公開基于機器視覺的煙葉平展度測定方法,包括以下步驟:

14、s1:待測樣品煙葉挑選與裝置參數(shù)設(shè)定工作;根據(jù)實驗要求,挑選出不同處理、品種、部位等煙葉若干片,剔除具有較大破損、形變、傳染性病原體侵害的煙葉,將剩余煙葉依照順序進行逐片編號;

15、s2:雪茄煙葉自然與展平狀態(tài)圖像采集工作;操作人員將雪茄煙葉放置于測量臺面上,待煙葉自然舒展時開啟實驗。在編程系統(tǒng)控制下,判定點投影模塊移動至雪茄煙葉豎直正上方,開啟判定點投影,工業(yè)相機將帶有判定點的煙葉進行拍攝,隨后關(guān)閉判定點投影,開啟平行補光燈,工業(yè)相機拍攝煙葉在不同角度光照下的圖像;

16、s3:雪茄煙葉平整性測量分析工作;待獲取煙葉圖像后,內(nèi)置計算機運行機器視覺系統(tǒng),根據(jù)煙葉圖像的特征進行識別,使用midas深度圖估算對圖像進行深度預(yù)測,得到煙葉各部位的隆起圖像;

17、s4:煙葉深度圖像補正、完善工作;待煙葉圖像完成分析后,開啟激光測距系統(tǒng),對四角、中心點以及隨機抽取的測量點位進行測距,以將測量數(shù)據(jù)進行補正;

18、s5:煙葉平整性特征分析與模型訓(xùn)練工作;在對煙葉圖像的深度信息進行補正后,內(nèi)置計算機運行卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對此次實驗得到的多張圖像進行分析,對煙葉表面的高度變化及各測量點位處進行特征提取,結(jié)合實際數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練。

19、作為一種優(yōu)化的方案,所述步驟s1中,開啟裝置控制臺,在控制臺輸入此次測定的煙葉數(shù)量及編號設(shè)置,開啟判定點投影燈,選擇為“標準水平面”計算模式,選擇性開啟平行補光燈進行深度信息補正,開啟激光測距儀,隨機選取若干判定點位進行抽取檢測,選擇性開啟雪茄煙葉展平裝置。

20、作為一種優(yōu)化的方案,所述步驟s2中,開啟煙葉展平裝置,則煙葉展平裝置移動至雪茄煙葉正上方,隨后下降將煙葉按壓至測量臺面上,展平桿向兩邊展開,以將雪茄煙葉按壓展平,拍攝步驟同上,待拍攝完成后,工業(yè)相機將圖像傳輸至內(nèi)置計算機。

21、作為一種優(yōu)化的方案,所述步驟s3中,將帶有判定點的煙葉圖像進行識別,依據(jù)判定點的大小、形狀計算出該點位煙葉的隆起、褶皺高度及方向,結(jié)合圖像深度圖繪制等高線,形成煙葉的平整性圖像。

22、作為一種優(yōu)化的方案,所述步驟s4中,對煙葉的等高線圖像進行識別,如發(fā)現(xiàn)最高點、最低點在測量點間距中,且被等高線完全封閉而無測量數(shù)據(jù),則根據(jù)圖像中的位置計算坐標,激光測距模塊移動至此處,單獨測量極點處煙葉的高度,在完成此片煙葉的測量后,實驗人員將其取走并放置下一編號煙葉,在控制臺開啟繼續(xù)實驗。

23、作為一種優(yōu)化的方案,所述步驟s5中,完成訓(xùn)練后對已測量圖像進行重復(fù)提取,如在出現(xiàn)過擬合、欠擬合情況下,數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差,則提醒實驗人員更改訓(xùn)練樣本與參數(shù)。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:

25、1.本發(fā)明與當(dāng)前雪茄煙葉平整性測量相關(guān)方法相比,本方法采用機器視覺測定技術(shù),可有效消除人為主觀因素所帶來的誤差,測量結(jié)構(gòu)更準確、客觀,并且測量速度快,具有效率高的優(yōu)勢。

26、2.本發(fā)明與當(dāng)前雪茄煙葉及工件、質(zhì)檢領(lǐng)域的表面平整性、缺陷檢測方法相比,本方法引入基于輕量級的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的midas深度圖估算原理進行測量,擁有易用性、跨平臺和廣泛兼容等優(yōu)勢。

27、3.本發(fā)明與當(dāng)前雪茄煙葉及3d重建、掃描領(lǐng)域的表面平整性檢測方法相比,本方法引入投影判定點計算法,具有實施簡單、設(shè)備要求低的特點,同時本方法引入激光測距原理進行補正,以進一步減小誤差,精準度高。

28、4.本發(fā)明與傳統(tǒng)的各種類型煙葉平整性判斷方法相比,本方法能夠直接對完整煙葉各部分的平整性進行直接測定,而非通過主支脈進行間接判斷,其準確度高,且結(jié)果更有置信力。

29、5.本發(fā)明與傳統(tǒng)的煙葉平整性判斷方法相比,本方法引入計算機編程控制,可實現(xiàn)實驗測定流程全自動化,相較于此前以人為操作為主的方法而言,測定程序化,人為操作誤差小,并且本方法實現(xiàn)煙葉的測定環(huán)境一致,可消除環(huán)境干擾。

30、6.本發(fā)明所提出的裝置,彌補了此前雪茄煙葉平整性測量研究領(lǐng)域存在的裝置缺失問題,且本方法具有深度學(xué)習(xí)功能,能夠?qū)ρ┣褵熑~的特征數(shù)據(jù)進行模型訓(xùn)練,模型可隨實驗數(shù)據(jù)的豐富而不斷迭代。

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