一种卷烟纸罗纹定量指标获取方法及系统与流程

本发明属于卷烟纸检测技术领域，涉及一种获取方法及系统，特别是涉及一种卷烟纸罗纹定量指标获取方法及系统。

背景技术：

卷烟纸在加工过程中，雕印机在其表面压印出清晰条纹，该条纹的印痕凹凸程度统称为罗纹强度或罗纹深度。罗纹强度客观表征卷烟外观品质，不仅能反映卷烟纸的抗拉性能，指导生产中的浆料配比，也是鉴别卷烟真伪的重要参数。随着国家大规模生产战略实施，烟用材料供应方增多，卷烟质量要求提高，为了保证产品品质和均质化生产要求，适时分析对比加工质量，需要统一的卷烟纸罗纹强度定量描述方法和量化规则。

目前，多数卷烟纸企业采用视觉判定，受人为因素和环境因素影响，无法准确定量。不同定量(克重)及不透明度的纸张罗纹深浅程度一致的情况下，目测罗纹强度会存在较大差异，且只能在定量、不透明度、纤维种类及配比等技术指标大致相同的情况下才能进行对比判定。部分厂家尝试使用MP3000型进口检测仪，但该产品只是一种通用仪器，将其用于卷烟纸罗纹强度测定不具有针对性，且相同仪器间数据稳定性较差，无法满足卷烟外观的一致性要求。

由于检测方法不统一，卷烟纸国家标准(GB/T 12655-2007)并未对罗纹强度作出明确规定。近年来，随着视觉技术的发展，提出一系列基于图像法的罗纹强度描述方法，如申请号为200920111390.4的专利《一种检测卷烟纸罗纹强度的系统》、申请号为201310213333.8的专利《卷烟纸罗纹强度测量装置及方法》，上述专利均未给出罗纹强度的定量描述公式，只是简述为压纹区与非压纹区灰度差异，并且现有技术中对罗纹定量指标的检测方法获取的罗纹定量指标存在不确定性，不准确性，导致出现检测效率低等现象。

因此，如何提供一种卷烟纸罗纹定量指标获取方法及系统，以解决现有技术中罗纹定量指标的检测方法获取的罗纹定量指标存在不确定性，不准确性，导致出现卷烟纸罗纹检测效率低等现象种种缺陷，实已成为本领域从业者亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种卷烟纸罗纹定量指标获取方 法及系统，用于解决现有技术中罗纹定量指标的检测方法获取的罗纹定量指标存在不确定性，不准确性，导致出现卷烟纸罗纹检测效率低等现象的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种卷烟纸罗纹定量指标获取方法，包括：采集卷烟纸的罗纹检测图像；预处理所述罗纹检测图像，并将预处理后的罗纹检测图像分割成N个行数相同、列数相同的图像区域；N为大于或等于2的正数；将每个图像区域都进行像素竖直投影以获取罗纹竖直分布图，从所述罗纹竖直分布图中获取投影标准线；分析获取所述罗纹竖直分布图各图像区域的罗纹参数及各图像区域的图像参数；所述罗纹参数包括所述罗纹竖直分布图各图像区域波峰、各图像区域波谷，各图像区域波峰的平均值、或/和各图像区域波谷的平均值；各图像区域的图像参数包括各图像区域灰度标准差、各图像区域高度、或/和各图像区域灰度均值；根据所述投影标准线及所述罗纹竖直分布图的各图像区域波峰确定各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值；根据预存的罗纹标准件校准各图像区域的图像参数，并计算该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数。

可选地，所述计算该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数的一种实现过程包括：计算各图像区域罗纹定量指标参数，将各图像区域罗纹定量指标参数加权平均后获取该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数；各图像区域罗纹定量指标参数包括各图像区域罗纹强度、各图像区域罗纹匀度、各图像区域罗纹宽度、及各图像区域罗纹间距；卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数包括卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹匀度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹宽度、及卷烟纸的罗纹检测图像罗纹间距。

可选地，所述各图像区域罗纹强度和卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度的一种计算方式为：

各图像区域罗纹强度＝(各图像区域波峰的平均值－各图像区域波谷的平均值)/各图像区域高度×背景差异放大系数×100％；其中，背景差异放大系数＝各图像区域波峰的平均值/各图像区域高度+各图像灰度预定值；卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度＝N个各图像区域罗纹强度之和/N。

可选地，各图像区域罗纹匀度＝各图像区域灰度标准差/各图像区域灰度均值×100％；卷烟纸的罗纹检测图像罗纹匀度＝N个各图像区域罗纹匀度之和/N。

可选地，根据各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值确定与各图像区域对应的罗纹宽度，或根据各图像区域波峰的上升沿坐标值确定与各图像区域对应罗纹间距。

可选地，所述预处理所述罗纹检测图像的一种实现方式包括：去除卷烟纸的罗纹检测图像的噪声、修复卷烟纸的罗纹检测图像的边缘、分区域获取压纹区和非压纹区图像灰度信 息。

本发明另一方面还提供一种卷烟纸罗纹定量指标获取系统，包括：采集模块，用于采集卷烟纸的罗纹检测图像；与所述采集模块连接的预处理模块，用于预处理所述罗纹检测图像，并将预处理后的罗纹检测图像分割成N个行数相同、列数相同的图像区域；N为大于或等于2正数；与所述预处理模块连接的投影模块，用于将每个图像区域都进行像素竖直投影以获取罗纹竖直分布图，从所述罗纹竖直分布图中获取投影标准线；与所述投影模块连接的分析模块，用于分析获取所述罗纹竖直分布图各图像区域的罗纹参数及各图像区域的图像参数；所述罗纹参数包括所述罗纹竖直分布图各图像区域波峰、各图像区域波谷，及各图像区域波峰的平均值、各图像区域波谷的平均值；各图像区域的图像参数包括各图像区域灰度标准差、各图像区域高度、或/和各图像区域灰度均值；与所述分析模块连接的确定模块，用于根据所述投影标准线及获取到的所述罗纹竖直分布图各图像区域波峰和各图像区域波谷确定各图像区域波峰和各图像区域波谷的上升沿坐标值和下降沿坐标值；与所述分析模块和获取模块连接的处理模块，用于根据预存的罗纹标准件校准各图像区域的图像参数，并计算该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数。

可选地，所述处理模块还用于计算各图像区域罗纹定量指标参数，将各图像区域罗纹定量指标参数加权平均后获取该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数；各图像区域罗纹定量指标参数包括各图像区域罗纹强度、各图像区域罗纹匀度、各图像区域罗纹宽度、及各图像罗纹间距；卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标包括卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹匀度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹宽度、及卷烟纸的罗纹检测图像罗纹间距。

可选地，所述采集模块包括照明单元和卷烟纸成像单元；所述照明单元用于为卷烟纸的检测环境提供光照；所述卷烟纸成像单元用于捕获卷烟纸的罗纹检测图像。

如上所述，本发明所述的卷烟纸罗纹定量指标获取方法及系统，具有以下有益效果：

本发明所述的卷烟纸罗纹定量指标获取方法及系统能够避免人工目测的不确定性，消除人为误差，罗纹定量指标测量过程自动化，大幅提高检测效率，保证测量准确性与精度，并且提出定量评价公式和量值传递标准，统一数据可比性，规范卷烟生产。

附图说明

图1显示为本发明的卷烟纸罗纹定量指标获取方法的流程示意图。

图2显示为本发明的卷烟纸罗纹定量指标获取系统的原理结构示意图。

元件标号说明

1 卷烟纸罗纹定量指标获取系统

11 采集模块

12 预处理模块

13 投影模块

14 分析模块

15 确定模块

16 处理模块

S1～S6 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。

本发明所述的卷烟纸罗纹定量指标获取方法及系统的发明原理如下：

本发明的基于计算机视觉的卷烟纸罗纹强度定量描述方法，是通过视觉成像系统获取待测卷烟纸图像，经过必要的滤波、畸变矫正等图像处理算法去除噪声、修复罗纹模糊边缘，按照竖直方向投影，得出罗纹投影统计分布图，归纳投影标准线，然后基于数据分析模型计算各区域波峰、波谷平均强度，判断有效上升沿与下降沿，最后由标准件量值传递规范灰度与尺寸，根据定量公式评价罗纹强度、匀度、罗纹宽度及罗纹间距，给出描述结果。

实施例一

本实施例提供一种卷烟纸罗纹定量指标获取方法，请参阅图1，显示为卷烟纸罗纹定量指标获取方法的流程示意图。如图1所示，所述卷烟纸罗纹定量指标获取方法包括以下步骤：

S1，采集卷烟纸的罗纹检测图像。在本实施例中，将长宽分别为20mm*20mm大小的卷烟纸放入环形LED光源下或八角形灯珠阵列下，罗纹保持竖直向下，通过一采集设备，例如，CCD相机和定焦镜头，或COMS相机和自动对焦镜头配合图像采集软件，采集一卷烟纸的罗纹检测图像。

S2，预处理所述罗纹检测图像，并将预处理后的罗纹检测图像分割成N个行数相同、列数相同的图像区域；N为大于2正数。在本实施例中，将罗纹检测图像分成4个行为行相同，列相同的图像区域。在本实施例中，利用图像处理算法，针对卷烟纸罗纹检查图像，经过去噪、滤波等预处理消除噪声，通过修正矩阵矫正畸变，并进行光照校正减少折痕影响，锐化罗纹边缘信息，获取罗纹与背景差异明显的灰度图像，即预处理后的罗纹检测图像。本领域人员技术人员应该理解，上述对罗纹检测图像的预处理仅仅只是列示，而非对本发明的限制。图像处理后所述罗纹检测图像压纹区的罗纹呈深色，背景呈浅色。

S3，将每个图像区域都进行像素竖直投影一获取罗纹竖直分布图，从所述罗纹竖直分布图中获取投影标准线。在本实施例中，罗纹竖直分布图旋转卷烟纸的罗纹检测图像，使得罗纹方向竖直朝下，以图像左下角为原点，水平向右为x轴，将x上对应各像素的灰度值累加，作为该x值的因变量值。这些因变量绘出的分布图即罗纹竖直分布图。所述罗纹竖直分布图是一组波峰波谷间隔的波形图，波峰与波谷都有相应的平均值，投影标准线为两组值的中值。

S4，去除所述罗纹竖直分布图中的干扰信息(由于光照不均等原因，卷烟纸的检测图像会包括噪声信息，这些信息会体现在罗纹竖直分布图中)，分析获取所述罗纹竖直分布图各图像区域的罗纹参数及各图像区域的图像参数。所述罗纹参数包括所述罗纹竖直分布图各图像区域波峰、各图像区域波谷，或/和各图像区域波峰的平均值、各图像区域波谷的平均值。所述干扰信息是指罗纹竖直分布图中不不合理累加值。所述各图像区域的图像参数包括各图像区域灰度标准差、各图像区域高度、或/和各图像区域灰度均值。在本实施例中，各图像区域波峰的平均值是取各图像区域波峰附近一小段波形所有波峰值的平均值，各图像区域波谷的平均值取各图像区域波谷附近一小段波形所有波谷值的平均值。

S5，根据所述投影标准线及获取到的所述罗纹竖直分布图各图像区域波峰获取各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值。在本实施例中，根据各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值确定与各图像区域对应的罗纹宽度，及根据各图像区域波峰的上升沿坐标值确定与各图像区域对应罗纹间距。各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值是取各图像区域波峰附近一小段波形投影在X轴上坐标值。

S6，根据预存的罗纹标准件校准各图像区域的图像参数及各图像区域对应的罗纹宽度和罗纹间距计算该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数。在本实施例中，步骤S6具体指计算各图像区域罗纹定量指标参数，将各图像区域罗纹定量指标参数加权平均后获取该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数。其中，各图像区域罗纹定量指标参数包括各图像区域罗纹强度、各图像区域罗纹匀度、各图像区域罗纹宽度、及各图像区域罗纹间距，那么卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标包括卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹匀度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹宽度、及卷烟纸的罗纹检测图像罗纹间距。本领域人员技术人员应该理解，以下对各图像区域罗纹强度的计算仅仅只是列示，而非对本发明的限制。

其中，各图像区域罗纹强度的计算公式如下：

各图像区域罗纹强度＝(各图像区域波峰的平均值－各图像区域波谷的平均值)/各图像区域高度×背景差异放大系数×100％

其中，背景差异放大系数＝各图像区域波峰的平均值/各图像区域高度+各图像灰度预定值。

那么，卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度＝4个各图像区域罗纹强度相加/4。

各图像区域罗纹匀度的计算公式如下：

各图像区域罗纹匀度＝各图像区域灰度标准差/各图像区域灰度均值×100％那么，卷烟纸的罗纹检测图像罗纹匀度＝4个各图像区域罗纹匀度相加/4。

各图像区域罗纹宽度＝各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值差值的绝对值的平均值。

各图像区域罗纹间距＝各图像区域波峰的上升沿坐标值间差值的绝对值的平均值。

本实施所述的卷烟纸罗纹定量指标获取方法能够避免人工目测的不确定性，消除人为误差，罗纹定量指标测量过程自动化，大幅提高检测效率，保证测量准确性与精度，并且提出定量评价公式和量值传递标准，统一数据可比性，规范卷烟生产。

实施例二

本实施例提供一种卷烟纸罗纹定量指标获取系统1，请参阅图2，显示为卷烟纸罗纹定量指标获取系统的原理结构示意图。如图2所示，所述卷烟纸罗纹定量指标获取系统1包括采集模块11、预处理模块12、投影模块13、分析模块14、确定模块15、及处理模块16。

所述采集模块11用于采集卷烟纸的罗纹检测图像。所述采集模块11包括照明单元和卷烟纸成像单元。所述照明单元用于为卷烟纸的检测环境提供合理光照，同时保证角度环形直 射，用于突显压纹区与非压纹区灰度异常。卷烟纸成像单元由相机和镜头构成，再配合图像采集算法捕获卷烟纸的罗纹检测图像。在本实施例中，将长宽分别为20mm*20mm大小的卷烟纸放入环形LED光源下、八角形灯珠阵列、或十六边形LED整列下，罗纹保持竖直向下，通过一采集设备，例如，CCD相机和定焦镜头，或COMS相机和自动对焦镜头配合图像采集软件，采集一卷烟纸的罗纹检测图像。

所述预处理模块12与所述采集模块11连接用于预处理所述罗纹检测图像，并将预处理后的罗纹检测图像分割成N个行数相同、列数相同的图像区域；N为大于或等于2正数。在本实施例中，将罗纹检测图像分成4个行为行相同，列相同的图像区域。在本实施例中，利用图像处理算法，针对卷烟纸罗纹检查图像，经过去噪、滤波等预处理消除噪声，通过修正矩阵矫正畸变，并进行光照校正减少折痕影响，锐化罗纹边缘信息，获取罗纹与背景差异明显的灰度图像，即预处理后的罗纹检测图像。本领域人员技术人员应该理解，上述对罗纹检测图像的预处理仅仅只是列示，而非对本发明的限制。

与所述预处理模块12连接的投影模块13用于将每个图像区域都进行像素竖直投影以获取罗纹竖直分布图，从所述罗纹竖直分布图中获取投影标准线。在本实施例中，罗纹竖直分布图旋转卷烟纸的罗纹检测图像，使得罗纹方向竖直朝下，以图像左下角为原点，水平向右为x轴，将x上对应各像素的灰度值累加，作为该x值的因变量值。这些因变量绘出的分布图即罗纹竖直分布图。所述罗纹竖直分布图是一组波峰波谷间隔的波形图，波峰与波谷都有相应的平均值，投影标准线为两组值的中值。

所述分析模块14与所述投影模块13连接，用于去除所述罗纹竖直分布图中的干扰信息(由于光照不均等原因，卷烟纸的检测图像会包括噪声信息，这些信息会体现在罗纹竖直分布图中)，分析获取所述罗纹竖直分布图各图像区域的罗纹参数及各图像区域的图像参数；所述罗纹参数包括所述罗纹竖直分布图各图像区域波峰、各图像区域波谷，各图像区域波峰的平均值、或/和各图像区域波谷的平均值。所述干扰信息是指罗纹竖直分布图中不不合理累加值。所述各图像区域的图像参数包括各图像区域灰度标准差、各图像区域高度、或/和各图像区域灰度均值。在本实施例中，各图像区域波峰的平均值是取各图像区域波峰附近一小段波形所有波峰值的平均值，各图像区域波谷的平均值取各图像区域波谷附近一小段波形所有波谷值的平均值。

与所述分析模块14连接的确定模块15用于根据所述投影标准线及获取到的所述罗纹竖直分布图各图像区域波峰确定各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值。在本实施例中，根据各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值确定与各图像区域对应的罗纹宽 度，及根据各图像区域波峰的上升沿坐标值确定与各图像区域对应罗纹间距。各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值是取各图像区域波峰附近一小段波形投影在X轴上坐标值。

分别与所述分析模块14和确定模块15连接的处理模块16用于根据预存的罗纹标准件校准各图像区域的图像参数及各图像区域对应的罗纹宽度和罗纹间距计算该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数。所述处理模块16具体用于计算各图像区域罗纹定量指标参数，所述处理模块16将各图像区域罗纹定量指标参数加权平均后来获取该卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标参数。其中，各图像区域罗纹定量指标参数包括各图像区域罗纹强度、各图像区域罗纹匀度、各图像区域罗纹宽度、及各图像区域罗纹间距，那么卷烟纸的罗纹检测图像的罗纹定量指标包括卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹匀度、卷烟纸的罗纹检测图像罗纹宽度、及卷烟纸的罗纹检测图像罗纹间距。本领域人员技术人员应该理解，以下对各图像区域罗纹强度的计算仅仅只是列示，而非对本发明的限制。

其中，各图像区域罗纹强度的计算公式如下：

各图像区域罗纹强度＝(各图像区域波峰的平均值－各图像区域波谷的平均值)/各图像区域高度×背景差异放大系数×100％

其中，背景差异放大系数＝各图像区域波峰的平均值/各图像区域高度+各图像灰度预定值。

那么，卷烟纸的罗纹检测图像罗纹强度＝4个各图像区域罗纹强度相加/4。

各图像区域罗纹匀度的计算公式如下：

各图像区域罗纹匀度＝各图像区域灰度标准差/各图像区域灰度均值×100％那么，卷烟纸的罗纹检测图像罗纹匀度＝4个各图像区域罗纹匀度相加/4。

各图像区域罗纹宽度＝各图像区域波峰的上升沿坐标值和下降沿坐标值差值的绝对值的平均值。

各图像区域罗纹间距＝各图像区域波峰的上升沿坐标值间差值的绝对值的平均值。

本发明所述的卷烟纸罗纹定量指标获取方法及系统能够避免人工目测的不确定性，消除人为误差，罗纹定量指标测量过程自动化，大幅提高检测效率，保证测量准确性与精度，并且提出定量评价公式和量值传递标准，统一数据可比性，规范卷烟生产。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。