专利名称：一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法
技术领域：
本发明涉及烟草加工领域，尤其涉及一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法。
背景技术：
我国每年烟叶种植生产过程中，产生大量烟梗产物。目前，烟梗主要加工为梗丝及薄片，作为烟草加工中使用的主要填充性原料。梗丝具有填充性高、燃烧性好、焦油释放量相对较低的优点，是卷烟产品设计的重要配方模块。传统梗线中，烟梗经压梗、切片、膨胀等工序加工为片状形态，近年来随着烟梗膨胀成丝等技术创新，也出现了接近于丝状的烟梗加工物。不同工艺及处理条件制备的烟梗加工物形态各异，且由于烟梗物理结构与质地不同于叶片，导致加工后梗丝形态与叶丝及膨胀丝、薄片丝等其它烟丝组分也存在较大差异。固体物料形态上的配伍性是决定不同组分间混合掺配均匀、在烟支中均匀分布的关键，与最终产品卷制质量及燃烧过程稳定性密切相关。目前梗线工艺制成的梗丝多以“片状”形式存在，在形态上与叶丝差别较大，与叶丝配伍性较差，不利于梗丝与其它烟丝组分间的均匀搀兑，影响了卷烟吸阻等卷制质量的稳定性。对不同梗丝加工工艺及梗线关键工序不同工艺条件(润梗方式、压梗参数、切丝方法、膨胀及干燥方式等)制备的梗丝形态的进行检测与定量表征，可为优化梗丝工艺参数、提高梗丝加工质量提供技术依据。目前对梗丝加工过程，尚未建立梗丝形态检测与定量表征方法。专利CN102359963A公开了一种检测烟梗长梗率的方法，该方法通过图像分析法计算得到烟梗的长度，用长梗的长度占所有样品总长度的百分比来表示烟梗的长梗率。而该方法检测的烟梗长度值仅能反映检测对象长度方向上的特征尺寸，不能反映加工后的梗丝从片状到丝状的不同形态特征，因而仅适用于表征烟梗一维长度特征尺寸，不适用于梗丝形态表征。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法。该方法通过图像法测定计算梗丝的形态指数，该形态指数可表征梗丝从片状到丝状的不同形态特征，便于对梗线不同工艺及不同条件制备的梗丝的形态定量对比分析。本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法包括以下步骤:
(1)待测梗丝物料取样50-200g，并水平铺料于检测台；
(2)采用数码相机采集铺料后梗丝的数字图像，并保存、传输至计算机；
(3)利用计算机中图像处理算法对获取的梗丝图像进行处理，分析确定图像中每个梗丝长度，并以该长度作为各梗丝的外接圆直径，计算其外接圆面积S。；
(4)统计图像中各梗丝的像素点数，并根据单个像素点面积，计算出图像中各梗丝面积
Ss;
(5)根据各梗丝面积及其外接圆面积，由下式计算出图像中各梗丝的形态指数:式中，R为梗丝形态指数，Ss为梗丝面积，Sc为梗丝外接圆面积；
(6)将梗丝按长度分为若干区间，统计各长度区间范围内的梗丝总数，并由此计算出各长度区间内梗丝的形态指数均值；
式中，i为某长度区间内梗丝形态指数均值为该区间内第i个梗丝的形态指数，N为该长度区间内梗丝总数。在步骤(I)中，通过人工或机械方式将待测梗丝物料水平铺料于检测台，分散铺料后各梗丝颗粒之间无重叠。所述步骤(3)中的图像处理算法的具体步骤包括图像灰度化、二值化、去除噪点和边缘探测；所述梗丝长度的确定，是采用对梗丝图像中任意两边缘像素点遍历的算法，确定两个边缘像素点间的最远距离作为该梗丝长度。本发明的优点在于:该方法所采用的形态指数，可较好表征梗丝从片状到丝状的不同形态特征；通过图像法测定计算梗丝的形态指数，测定过程简洁、方便；测定结果可同时反映梗丝形态指数与梗丝长度的关系，可为梗丝结构优化提供指导。
具体实施方案以下结合实施例对本发明做进一步说明:
本发明的烟用梗丝形态的检测与定量表征方法，具体步骤如下:
(1)对某卷烟厂梗线热压冷切加工方式下的梗丝取样100g，水平铺料于检测台；
(2)采用数码相机采集铺料后梗丝的数字图像，并保存、传输至计算机；
(3)利用计算机中图像处理算法对获取的梗丝图像进行处理，分析确定图像中每个梗丝长度，并以该长度作为各梗丝的外接圆直径，计算其梗丝外接圆面积Sc ；
(4)统计图像中各梗丝的像素点数，并根据单个像素点面积，计算出图像中各梗丝面积
Ss;
(5)根据各梗丝面积及其外接圆面积，由下式计算出图像中各梗丝形态指数:
R=匕 Sc
式中，R为梗丝形态指数，Ss为梗丝面积，Sc为梗丝外接圆面积。(6)将梗丝按长度分为 3-5mm、5-7mm、7-9mm、9-12mm、12_15mm、15-20mm、20_25_和>25mm 8个区间，统计各长度区间内梗丝总数，并由此计算出各长度区间内梗丝的形态指数均值。
N
一 m
M=^-
N
式中，&为某长度区间内梗丝形态指数均值，Jii为该区间内第i个梗丝的形态指
数，N为该长度区间内梗丝总数。测定结果见表I所不:
表I梗丝形态指数测定结果
长度区间 3-5mm 5-7mm 7-9πιπι 9-12mm 12-15mm 15-2Omm 20-25mm >2 5mm 形态指数R 0.3347 0.3038 0.2703 0.2287 0.1817 0.1494 0.1191 0.0958
权利要求
1.一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法，其特征在于:该方法通过图像法测定计算梗丝的形态指数，该形态指数可表征梗丝从片状到丝状的不同形态特征，便于对梗线不同工艺及不同条件制备的梗丝的形态定量对比分析，具体步骤以下: 待测梗丝物料取样50-200g，并水平铺料于检测台； 采用数码相机采集铺料后梗丝的数字图像，并保存、传输至计算机； 利用计算机中图像处理算法对获取的梗丝图像进行处理，分析确定图像中每个梗丝长度，并以该长度作为各梗丝的外接圆直径，计算其外接圆面积S。； 统计图像中各梗丝的像素点数，并根据单个像素点面积，计算出图像中各梗丝面积Ss ； 根据各梗丝面积及其外接圆面积，由下式计算出图像中各梗丝的形态指数: 式中，R为梗丝形态指数，Ss为梗丝面积，Sc为梗丝外接圆面积； 将梗丝按长度分为若干区间，统计各长度区间范围内的梗丝总数，并由此计算出各长度区间内梗丝的形态指数均值；N 式中，S为某长度区间内梗丝形态指数均值，为该区间内第i个梗丝的形态指数，N为该长度区间内梗丝总数。
2.根据权利要求1所述的烟用梗丝形态的检测与定量表征方法，其特征在于:在步骤(I)中，通过人工或机械方式将待测梗丝物料水平铺料于检测台，分散铺料后各梗丝之间无重叠。
3.根据权利要求1所述的烟用梗丝形态的检测与定量表征方法，其特征在于:所述步骤(3)中的图像处理算法的具体步骤包括图像灰度化、二值化、去除噪点和边缘探测；所述梗丝长度的确定，是采用对梗丝图像中任意两边缘像素点遍历的算法，确定两个边缘像素点间的最远距离作为该梗丝长度。
全文摘要
一种烟用梗丝形态的检测与定量表征方法，其特征在于该方法通过图像法测定计算梗丝的形态指数，该形态指数可表征梗丝从片状到丝状的不同形态特征，便于对梗线不同工艺及不同条件制备的梗丝的形态定量对比分析。本发明的优点在于该方法所采用的形态指数，可较好表征梗丝从片状到丝状的不同形态特征；通过图像法测定计算梗丝的形态指数，测定过程简洁、方便；测定结果可同时反映梗丝形态指数与梗丝长度的关系，可为梗丝结构优化提供指导。
文档编号G01B11/28GK103162626SQ20131010195
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者朱文魁, 陈良元, 徐德龙, 堵劲松, 徐大勇, 王兵, 常纪恒 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院