一种基于圆弧度系数的打叶复烤片烟片形表征方法与流程

本发明涉及一种基于圆弧度系数的打叶复烤片烟片形表征方法。

背景技术

打叶复烤工艺是指经过初烤的把烟，通过筛净、除杂、加温加湿处理后，实现叶梗分离，分离后的烟片和烟梗分别进行烘烤处理，成为成品片烟、烟梗、碎叶片及其副产品，以利于烟叶的醇化、储存和运输工艺的过程。其中叶梗分离主要是通过打刀和框栏对烟叶撕扯后经风分器分离实现，撕扯后的叶片形态较为复杂，存在类似长条形、三角形、圆形等形状，而不同形状的片烟对烟丝结构的稳定性有显著的影响；虽然《卷烟工艺规范(2016版)》中提出了叶片形状系数的定义，即在同等规格下，表征叶片形状与圆形叶片形状的接近程度，越接近圆形，叶片形状系数越高；但由于片烟形态的复杂性导致目前尚无叶片形状系数相关的表征方法。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于圆弧度系数的打叶复烤片烟片形表征方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于圆弧度系数的打叶复烤片烟片形表征方法，其特征在于：从打叶复烤生产线取样，在封闭的相机空间下去拍照获取片烟的色彩图像，对图像进行二值化处理，去除图像中面积小于指定像素面积的图像区域和干扰图像区域，计算连通区域的面积以及连通区域的边缘曲线，求解边缘曲线的局部长度以及总长，运用面积对应的理论弧长度比上现有的实际的边缘弧长构造圆弧度系数来表征片烟的片形。

具体包括以下步骤：

步骤1)：在打叶复烤生产线取样，取样后把样本分离的放在相机下拍照，拍照的背景色采用黑色底板，获取片烟拍摄的原始色彩图像，标记图像为i；

步骤2)：提取图像i的rgb色彩空间的r(红)值，其中

r＝rgb(:,:,1)(1)

步骤3)：对r值空间的矩阵数据，选取r值分割阈值threshold进行r值矩阵的二值化处理，得到二值化矩阵bw：

其中1≤i≤m,1≤j≤n,m,n分别为颜色矩阵bw的行数与列数；

步骤4)：求解二值化图像bw每个连通区域的面积并去除掉小于指定像素面积阈值的图像的连通区域形成二值化去碎图像bw1；

步骤5)：对二值化去碎图像bw1，计算图像中每个连通区域的面积s，连通区域的面积的计算方式为求解连通区域二值化数值样本个数为1的点的个数；

步骤6)：并提取每个连通区域的边缘曲线，得到边缘曲线的横坐标xx,纵坐标yy形成的二维边缘数据xx,yy；

计算边缘横坐标的最小值x_min，以及横坐标为最小值对应的点位x0,y0：

以x0,y0为起始点计算离x0,y0在二维边缘数据xx,yy最近的点位x1,y1,如果x0，y0与x1,y1的距离大于指定的阈值yz，则x0，y0与x1,y1的距离直接赋值为0，重新以x1,y1为起始点计算与其最近的坐标点及x2,y2距离，直到遍历所有的二维边缘数据xx,yy，形成边缘曲线的弧长perimeter局部长度：

步骤7)：对每个封闭的边缘曲线求解整体封闭曲线的长度sp：

步骤8)：构造连通区域的圆弧度系数yhd，yhd的计算方法为：

yhd的值的分布范围为[0,1]。yhd为0时表示，连通区域围成的区域接近一条直线。yhd为1时表示连通区域围成的区域为圆。

有益效果：本发明提供的一种基于圆弧度系数的打叶复烤片烟片形表征方法，将根据叶片形状系数的定义和圆形的同样长度线条围成面积最大的特征，构造一种较为稳健的片形表征方法，即运用片烟的连通区域所围成的封闭区域的面积测算出该面积的对等在圆形区域所用的弧长，然后测算出现有连通区域边缘曲线的弧长，用理论弧长比上现有实际弧长的比值定义圆弧度系数来表征片烟片形。该方法将突破片形系数表征需在同等规格下的限制，即片形系数表征结果随面积变化不会有较大波动。具有以下优点：1、本发明的圆弧度系数在表征片形时，不会由于面积的变化导致烟叶的圆弧度系数发生较大的变化，对于规则片形由于局部结构产生的细微不规则的整体情况比较稳健。2、圆弧度系数表征片形为研究打叶复烤的片形分类以及叶片结构与叶丝结构的需求提供数据支撑。

附图说明

图1：为本发明基于圆弧度系数的打叶复烤片烟片形表征方法流程图；

图2：片烟的原始色彩图像；

图3：烟叶图像r通道的二值化图像bw；

图4：二值化去碎bw1图像；

图5：每个连通区域的像素面积；

图6：每个连通区域的边缘坐标；

图7：每个连通区域的边缘曲线的局部长度；

图8：每个连通区域边缘曲线总弧长；

图9：不同烟叶样本的圆弧度系数。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，为本发明基于圆弧度系数的打叶复烤片烟片形表征方法流程图；

步骤1)：在打叶复烤生产线取样，取样后把样本分离的放在相机下拍照，拍照的背景色采用黑色底板，获取片烟拍摄的原始色彩图像，标记图像为i；

步骤2)：提取图像i的rgb色彩空间的r(红)值，其中

r＝rgb(:,:,1)(1)

步骤3)：对r值空间的矩阵数据，选取r值分割阈值threshold进行r值矩阵的二值化处理，得到二值化矩阵bw：

其中1≤i≤m,1≤j≤n,m,n分别为颜色矩阵bw的行数与列数；

步骤4)：求解二值化图像bw每个连通区域的面积并去除掉小于指定像素面积阈值的图像的连通区域形成二值化去碎图像bw1；

步骤5)：对二值化去碎图像bw1，计算图像中每个连通区域的面积s，连通区域的面积的计算方式为求解连通区域二值化数值样本个数为1的点的个数；

步骤6)：并提取每个连通区域的边缘曲线，得到边缘曲线的横坐标xx,纵坐标yy形成的二维边缘数据xx,yy；

计算边缘横坐标的最小值x_min，以及横坐标为最小值对应的点位x0,y0：

以x0,y0为起始点计算离x0,y0在二维边缘数据xx,yy最近的点位x1,y1,如果x0，y0与x1,y1的距离大于指定的阈值yz，则x0，y0与x1,y1的距离直接赋值为0，重新以x1,y1为起始点计算与其最近的坐标点及x2,y2距离，直到遍历所有的二维边缘数据xx,yy，形成边缘曲线的弧长perimeter局部长度：

步骤7)：对每个封闭的边缘曲线求解整体封闭曲线的长度sp：

步骤8)：构造连通区域的圆弧度系数yhd，yhd的计算方法为：

yhd的值的分布范围为[0,1]。yhd为0时表示，连通区域围成的区域接近一条直线。yhd为1时表示连通区域围成的区域为圆。

实施例1

根据步骤1)取样后把样本分离的放在相机下拍照，拍照的背景色采用黑色底板，获取片烟拍摄的原始色彩图像，标记图像为i；如图2所示；

根据步骤2)-步骤3)提取图像i的rgb色彩空间的r(红)值，选取r值分割阈值50进行r值矩阵的二值化处理,得到二值化矩阵bw，如图3所示；

根据步骤4)求解二值化图像bw每个连通区域的面积并去除掉小于500的图像的连通区域形成二值化去碎图像bw1；如图4所示；

根据步骤5)对二值化去碎图像bw1，计算图像中每个连通区域的面积s，连通区域的面积的计算方式为求解连通区域二值化数值样本个数为1的点的个数，每个连通区域的面积如图5所示；

根据步骤6)并提取每个连通区域的边缘曲线，得到边缘曲线的横坐标xx,纵坐标yy形成的二维边缘数据xx,yy，每个连通区域的边缘坐标如图6所示；

计算每个连通边缘横坐标的最小值x_min，以及横坐标为最小值对应的点位x0,y0。以x0,y0为起始点计算离x0,y0在二维边缘数据xx,yy最近的点位x1,y1,如果x0，y0与x1,y1的距离大于5，则x0，y0与x1,y1的距离直接赋值为0，重新以x1,y1为起始点计算与其最近的坐标点及x2,y2距离，直到遍历所有的二维边缘数据xx,yy，形成边缘曲线的弧长perimeter局部长度，如图7所示；

根据步骤7)对每个封闭的边缘曲线求解整体封闭曲线的长度sp，如图8所示；

根据步骤8)计算连通区域的圆弧度系数yhd，不同样本的圆弧度系数如表1和图9所示：

表1不同样本的圆弧度系数

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。