专利名称：一种适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，具体来说是采用了一种新型复合照明系统，以计算机视觉作为图像处理方式的印刷包装材料烫印面积比的检测方法。
背景技术：
烫印(或转移)俗称烫金，是一种利用热压转移原理，将电化铝中的铝层转印到承印物表面上，以形成特殊金属效果的印刷装饰工艺。烫印(或转移)工艺使烟用接装纸更加美观华丽，但是其成分比较复杂，可能会有重金属、邻苯二甲酸酯类、苯系物以及2，4-二硝基苯酚等有毒有害物质的污染。而烟用接装纸是卷烟纸的口触部分，烫印材料中含有的有害成分很有可能通过吸食卷烟进入人体，对消费者的健康产生影响。随着吸烟与健康越来越受到社会各界的关注，国家烟草专卖局对卷烟制品中烫印的使用进行了规范，要求烟用接装纸实际复合(含转移、烫印)面积不得超过接装纸面积的10%，且近唇端20 mm内不得采用复合(含转移、烫印)工艺。烟用接装纸的烫印往往具有烫印形状不规则、烫印花纹繁复的特点，这给接装纸中烫印面积的准确、有效计算带来了一定的难度。2012年，韩云辉等人使用Photoshop软件和ImageJ软件对接装纸中烫印面积进行计算，并探讨了两种方法的准确性、重复性和适用范围，最终认为Photoshop法计算更准确，适用范围更广。Photoshop法主要是利用魔棒功能进行选取的，面对一些复杂的烫印图形时，由于烫印花纹繁复、烫印色彩和背景较为接近，Photoshop并不能有效识别边缘，造成一定的分析误差和分析时间的增加。此外，Photoshop法需要将图像采集和图像分析分割开来，难以实现图像的在线分析，分析过程中大量人为操作的引入也对分析的准确性造成一定的影响，这些都是烟用接装纸烫印面积计算研究中急需解决的问题。综上所述，为了弥补现行烟用接转纸烫印面积比计算方法的不足，同时进一步降低卷烟制品的安全风险，充分保障消费者的健康利益，急需建立一种能够有效、准确、在线测定烟用接装纸烫印面积的计算方法，为日常的检验监管工作提供技术支撑。
发明内容
本发明的目的是建立一种能够有效、准确、在线测定烟用接装纸烫印面积的计算方法，能够有效降低烟用接装纸烫印面积计算中人为因素的影响，实现烟用接装纸烫印面积的实时在线分析。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，通过采用双光源照明系统、C⑶成像系统和计算机图像处理分析方式，利用烫印区域具有镜面反射特性，而非烫印区域具有漫反射的特性，将烫印区域 和非烫印区域分割出来，进而计算出烫印区域面积及占接装纸总面积的百分比，具体步骤为(I)样品制备，(2)图像采集处理分析，(3)计算结果。所述样品制备是指在一定的温度和相对湿度下，在接装纸样品上连续的烫印区域内裁取50 _的纸张片段，然后准确测量接装纸的宽度并从中线位置将接装纸裁为两部分，取出一部分作为试验样品。将制备好的试验样品固定在载物台上，保证样品平直，不发生卷曲。样品制备的温度和湿度分别是:20±5。(!'和(65±5) %,其作用是保证制样条件一致，在这样的温、湿度条件下纸张样品保持较好的延展性，不会发生卷曲。在本步骤中裁取的接装纸长度为50 mm，其作用是保证图像采集区域覆盖一个完整的滤棒圆周，图像分析是能够准确获取一个完整的烫印单元(接装纸上的烫印区域一般是连续，而在卷烟上使用的长度是一定的，选择合适的图像采集区域是图像分析的基础。目前卷烟滤嘴的圆周一般在15.(Γ30.0 mm之间，比较常见的滤嘴圆周在24.(Γ25.0 mm之间，而接装纸的搭口长度一般是0.1 _，所以在50 _的裁取长度下可以覆盖一个完整的滤棒圆周)。所述图像采集处理分析是根据烫印区域与非烫印区域对光线具有不同的反射能力，采用电荷耦合元件(CCD)完成图像的采集，包括(I)烫印区域的提取；(2)单个烫印单元的提取。烫印区域的提取:烫印区域具有镜面反射特性，而非烫印区域为漫反射特性，在双光源的照明系统下，一套光源用于强化烫印区域的镜面反射特性，另一套光源弱化该特性；非烫印区域不具有镜面反射特性，因此在两种光源下表现出相似的外观，而烫印区域在两种光源作用下表现出的差异较大；利用这种差异，就可以初步实现烫印区域的提取；获取初步图像之后经过必要的去噪、二值化等预处理，将两幅图像相减，即可去除或降低非烫印区域的灰度值，使得烫印区域在图像中得到增强，实现烫印区域的准确提取；
单个烫印单元的提取:得到烫印区域的二值化图像后，为识别图像中的单个烫印单元，需对图像中的各个形状进行匹配，匹配成功的两个图形元素之间的间隔就是一个烫印单元周期，烫印单元被准确识别之后就可以用于后续的图像分析。图像采集时所用的双光源系统，包括顶光源、侧光源，所述顶光源由同轴光源和圆顶光源组成，组合后的光源能够为视场提供小入射角的照明光线，包括入射角为零的同轴光线，用于强化烫印区域的镜面反射特性，所述侧光源由位于视场两侧的两条线性光源组成，为视场提供近90度的大入射角照明光线用于弱化烫印区域的镜面反射特性。图像采集时使用了必要的去噪、二值化等预处理，其作用是把烫印区域较好的从背景中提取出来。提取单个烫印单元时采用了图像形态学的方法对图像中的各个形状进行匹配，匹配成功的两个图形元素之间的间隔就是一个烫印单元周期，其作用是避免人工确定烫印单元周期，保证烫印单元提取的准确性。在本步骤中，引入标准尺对采集的图像进行校准，标准尺的直径是7500 Mm。CXD首先采集标准尺的图像，然后根据获取的标准尺的图像对整个视场进行尺寸校正。(通过标准尺校正的过程是行业内公知的技术，也有人使用一元或者一角的硬币磨平作为矫正标准等。
在本发明中，分别计算烟用接装纸烫印区域面积和烟用接装纸选定区域的总面积，用烟用接装纸烫印区域面积除以烟用接装纸选定区域的总面积即获得烟用接装纸烫印面积比。计算结果是将烟用接装纸烫印百分比的计算按下式进行计算:
权利要求
1.一种适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，其特征在于:通过采用双光源照明系统、CCD成像系统和计算机图像处理分析方式，利用烫印区域具有镜面反射特性，而非烫印区域具有漫反射的特性，将烫印区域和非烫印区域分割出来，进而计算出烫印区域面积及占接装纸总面积的百分比，具体步骤为(I)样品制备，(2)图像采集处理分析，(3)计算结果O
2.根据权利要求1所述的适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，其特征在于:所述样品制备是指在一定的温度和相对湿度下，在接装纸样品上连续的烫印区域内裁取50_的纸张片段，然后准确测量接装纸的宽度并从中线位置将接装纸裁为两部分，取出一部分作为试验样品。
3.根据权利要求1所述的适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，其特征在于:所述图像采集处理分析是根据烫印区域与非烫印区域对光线具有不同的反射能力，采用电荷耦合元件(CCD)完成图像的采集，包括(I)烫印区域的提取；(2)单个烫印单元的提取； 烫印区域的提取:烫印区域具有镜面反射特性，而非烫印区域为漫反射特性，在双光源的照明系统下，一套光源用于强化烫印区域的镜面反射特性，另一套光源弱化该特性；非烫印区域不具有镜面反射特性，因此在两种光源下表现出相似的外观，而烫印区域在两种光源作用下表现出的差异较大；利用这种差异，就可以初步实现烫印区域的提取；获取初步图像之后经过必要的去噪、二值化等预处理，将两幅图像相减，即可去除或降低非烫印区域的灰度值，使得烫印区域在图像中得到增强，实现烫印区域的准确提取； 单个烫印单元的提取:得到烫印区域的二值化图像后，为识别图像中的单个烫印单元，需对图像中的各个形状进行匹配，匹配成功的两个图形元素之间的间隔就是一个烫印单元周期，烫印单元被准确识别之后就可以用于后续的图像分析。
4.根据权利要求1所述的适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，其特征在于:图像采集时所用的双光源系统，包括顶光源、侧光源，所述顶光源由同轴光源和圆顶光源组成，组合后的光源能够为视·场提供小入射角的照明光线，包括入射角为零的同轴光线，用于强化烫印区域的镜面反射特性，所述侧光源由位于视场两侧的两条线性光源组成，为视场提供近90度的大入射角照明光线用于弱化烫印区域的镜面反射特性。
5.根据权利要求1所述的适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，其特征在于:计算结果是将烟用接装纸烫印百分比的计算按下式进行计算:AfO 一 _____*It '酬—Aj 式中: R=烟用接装纸的烫印面积百分比； A1=烟用接装纸烫印区域面积，单位是Mffl2 ； Aj =烟用接装纸选定区域的总面积，单位是Mffl2。
全文摘要
一种适于测定烟用接装纸烫印面积的检测方法，其特征在于通过采用双光源照明系统、CCD成像系统和计算机图像处理分析方式，利用烫印区域具有镜面反射特性，而非烫印区域具有漫反射的特性，将烫印区域和非烫印区域分割出来，进而计算出烫印区域面积及占接装纸总面积的百分比，具体步骤为(1)样品制备，(2)图像采集处理分析，(3)计算结果。本发明方法通过对样品制备、图像采集以及图像分析进行全新设计，与现有技术相比具有如下特点和优势采用双光源照明系统，利用烫印区域具有镜面反射特性，而背景区域漫反射的特性，准确有效地把烫印区域从背景中提取出来。整个过程实现了完全的自动化，有效地节省了分析时间，极大地降低了人为因素的影响。
文档编号G01B11/28GK103245307SQ201310191979
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月22日 优先权日2013年5月22日
发明者范子彦, 李中皓, 边照阳, 陈再根, 董浩, 刘楠, 杨飞, 姜兴益, 张洪非, 陈欢, 李雪, 唐纲岭, 胡清源 申请人:国家烟草质量监督检验中心