一种基于机器视觉识别技术的高光性卷烟条包装纸的色差检测方法与流程

本发明属于卷烟条包装纸外观质量控制领域，具体涉及一种通过机器视觉识别技术对高光性卷烟条包装纸的色差分析方法。

背景技术：

卷烟条包装纸外观质量直接承载着卷烟产品的外在形象及防伪功能，决定了卷烟最终消费者对卷烟产品的第一印象，并在一定程度上影响着消费者对卷烟产品的选择。卷烟消费者对卷烟产品的青睐要求卷烟内在品质及包装质量均保持一致，色差是卷烟条包装纸印刷质量检验的重要指标，直接影响到卷烟产品的包装质量和企业形象，也是目前卷烟条包装纸质量控制的难点之一。目前评价卷烟条、盒包装质量的一致性，通常采用主观目测法或色差仪法将印刷产品与标准样进行对比，来判断是否存在色差。卷烟条包装的色差是指在印刷品输出过程中由于人员、设备、原料、工艺技术、测量等方面的差异，使得印刷品与原稿之间在色彩领域形成的色彩差异。

卷烟条包装纸色差的传统评价方法主要有主观目测法和积分球式分光光度仪法。主观目测法由于人群对色差的感受程度各不相同，存在较大的不确定性；积分球式分光光度仪法，由于其检测孔径及检测面积较小，同时采用的是比较反射光衰减的方式来分辨条包装的色差。所以无法实现全幅样品的检测，对于含有高光性的卷烟条包装纸色差的检测也由于背景的光强和杂乱反射而存在较大的困难。其中所述高光性卷烟条包装纸是指镜面反射率大于30％的纸。高光性卷烟条包装纸因光亮而美轮美奂的视觉效果，在烟用行业应用日益广泛，但因反射光的干扰，其色差控制的难度也不断增加，传统的色差检测及分析方法已不能满足工业控制需求。针对高光性卷烟条包装纸色差的检测方法业已成为行业关注的重点之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于机器视觉识别技术对高光性卷烟条包装纸的色差分析方法，以快速、准确的完成高光性卷烟条包装纸外观质量的监控工作，提升卷烟产品的质量。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

一种基于机器视觉识别技术的高光性卷烟条包装纸的色差分析方法，包括以下步骤：

(1)将待检测的卷烟条包装纸展开成平面，并使带油墨的一面向上放置于测试台上；

(2)在测试台上设置并开启一均匀恒定的D65标准光源；

(3)选择单台CCD照相机，在固定位置处拍摄卷烟高光性条包装纸的全幅标准图像，整个拍摄过程中始终开启光源，并获取整幅图像信号；

(4)将所获取的整幅图像信号等分成32块不同的区域，并将被测目标每一块区域的图像信号通过A/D转换变成为数字信号，即RGB值；

(5)将所检测的条包装纸32块区域的RGB值X₁至X₃₂代入至下列的回归方程中，计算条包装纸整体RGB指数Y_RGB指数的数值：

Y_RGB指数＝10.766X₁+10.789X₂+9.554X₃+9.522X₄+8.724X₅+8.717X₆+8.821X₇+8.639X₈+8.527X₉+8.525X₁₀+8.544X₁₁+8.593X₁₂+8.621X₁₃+8.668X₁₄+8.575X₁₅+8.506X₁₆+7.114X₁₇+7.038X₁₈+7.226X₁₉+7.025X₂₀+7.129X₂₁+7.018X₂₂+7.029X₂₃+7.086X₂₄+5.038X₂₅+5.035X₂₆+5.053X₂₇+5.036X₂₈+5.071X₂₉+5.235X₃₀+5.097X₃₁+5.138X₃₂；

(6)以同样方法分别测定和计算标准卷烟条包装纸，及待比较的卷烟条包装纸的整体RGB指数Y_RGB指数的数值Y₁和Y₂，当│Y₂-Y₁│/Y₁≤5％时，认为两待比较的高光性卷烟条包装纸无色差。

其中所述CCD照相机优选具有高清晰度和高速摄像头，其中“高清晰度”是指分辨率至少为500万像素，优选至少800万像素，更优选至少1000万像素。其中“高速”是指至少每秒拍摄10张照片。

下表1中列出了对于上述32块区域的RGB值来说，其对卷烟条包装纸整体RGB指数的回归方程系数。

表1回归方程系数

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、本发明的方法简便易行，分析过程快速，计算结果准确，调校操作简单、可实现无损检测。

2、采用均匀照明技术，可有效应对复杂及高光性卷烟条包装纸的反射光干扰、减小人为误差提高效率、重复性高。

3、机器视觉识别技术，是一种标准化观察方式的技术。代替人眼以标准化的方式来检测产品的整个平面，而不是产品上的某个点，这极大地扩大了取样代表性，提高了检测可靠性。

4、分析过程采集的是卷烟条包装纸的整幅图像信号，对整幅图像的RGB分区域赋予不同的权重来计算整体的RGB指数Y_像指的数值并比较。对条包装纸色差分析更为全面，为保障卷烟外观质量，及工艺生产的稳定性提供有利的技术支撑。

附图说明

图1是卷烟条包装纸图像信号划分区域示意图。

图2为机器视觉识别设备的内部轮廓图，图中标号：1为CCD照相机；2为测试台；3为D65标准光源；4为图像信号处理器；5为待检测样品。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的详细说明，但具体实施例并不是对本发明技术方案的限定。

实施例1

a、将云烟(云龙)同一批次连续生产的两张高光性条包装纸展开成平面，并使带油墨的一面垂直向上放置于测试台上。

b、在测试台上设置并使用一均匀恒定的D65标准光源垂直照射于待测样品上。

c、选择带有高清晰度、高速摄像镜头的单台CCD照相机。依据待测样品的视野要求，开启(2)中的D65均匀标准光源，拍摄卷烟高光性条包装纸的全幅标准图像，整个拍摄过程中始终开启光源，并获取整幅图像信号。

d、将所获取的整幅图像信号等分成32块不同的区域，并将被测目标每一块区域的图像信号通过A/D转换变成为数字信号，即RGB值。

e、将所检测的条包装纸32块区域的RGB值分别带入至下列的回归方程中，并计算条包装纸整体RGB指数Y_RGB指数的数值：

Y_像指＝10.766X₁+10.789X₂+9.554X₃+9.522X₄+8.724X₅+8.717X₆+8.821X₇+8.639X₈+8.527X₉+8.525X₁₀+8.544X₁₁+8.593X₁₂+8.621X₁₃+8.668X₁₄+8.575X₁₅+8.506X₁₆+7.114X₁₇+7.038X₁₈+7.226X₁₉+7.025X₂₀+7.129X₂₁+7.018X₂₂+7.029X₂₃+7.086X₂₄+5.038X₂₅+5.035X₂₆+5.053X₂₇+5.036X₂₈+5.071X₂₉+5.235X₃₀+5.097X₃₁+5.138X₃₂；

f、分别计算标准卷烟条包装纸，及待比较的卷烟条包装纸的整体RGB指数Y_RGB指数的数值Y₁和Y₂，当│Y₂-Y₁│/Y₁≤5％时，认为两待比较的高光性卷烟条包装纸无色差。具体数据参见表2。由表2可知，样品A和B三次测定整体RGB指数Y₂与Y₁的差异比例均值为3.093％，说明两个样品相似，外观不存在色差，这与目测判定结果一致，同时也与色差仪的判定结果一致，说明该色差分析方法在判断相同工艺条件、相同原料的相同品牌商标色差时准确性较高，具有良好的实用性。

表2采用不同方法对样品A和B的色差判定结果

实施例2

重复实施例1，有以下不同点：

a实验样品选择不同工艺条件、不同原料的云烟(软如意)商标纸，按实施例1中的方式放置和检测样品。

b选取样品C作为标准，并计算另一种样品D与其的整体RGB指数Y_像指的差异值，作为不同样品色差的判定依据。具体数据参见表3。由表3可知，样品C和D三次测定的整体RGB指数Y₂与Y₁的差异比例均值为21.130％，说明两个样品色彩存在明显差异，外观色差明显，与目测判定结果一致，而色差仪的判定结果为存在细微差异，说明该色差分析方法分辨率高于色差仪分析方法，在判断不同工艺条件、不同原料的相同商标色差时具有更良好的可靠性。

表3采用不同方法对样品C和D的色差判定结果