[发明专利]一种通过红外图像检测卷烟瞬时燃烧速率的方法

说明书

本发明提供了一种通过红外图像检测卷烟瞬时燃烧速率的方法，其中本发明以燃烧锥的最小外接矩形M的质心来作为测量点，避免了以燃烧锥的温度中心作为测量点时，因燃烧热源分布不均而使得在一些时间段测量点回移，从而使该时间段燃烧速度无法测量。本发明通过质心在热成像图像中的位置变化来获取第一时间间隔内卷烟瞬间燃烧速率，从而保证了测量的准确性。本发明通过将与卷烟尺寸相同的隔热棒固定在卷烟的安装位置，同时通过获取隔热棒中的加热棒加热时在热成像图像中的第一预设长度与其第一实际长度的关系，获取转换比K，从而便于准确获取质心在指定时间段中实际移动距离，保证了卷烟瞬间燃烧速率的准确度。

技术领域

本发明涉及卷烟燃烧检测技术领域，具体涉及一种通过红外图像检测卷烟瞬时燃烧速率的方法。

背景技术

卷烟燃烧是将卷烟原材料转化为卷烟烟气的过程，卷烟燃烧状态的好坏与卷烟产品质量密切相关。其中，卷烟燃烧是一个复杂的化学变化过程，燃烧状态的差异对于卷烟烟气成分及感官品质有着重要影响。卷烟瞬时燃烧速率是表征卷烟燃烧性能的重要指标之一，通常是指卷烟在静燃或者抽吸过程中，燃烧锥的燃烧线沿卷烟烟支轴向方向向后推进的瞬时速度。卷烟瞬时燃烧速率的快慢与卷烟燃烧温度密切相关，直接影响烟气物质的生成与含量变化。

目前，如何准确测量计算卷烟瞬时燃烧速率一直是卷烟燃烧领域中热点研究课题。例如专利公开号为CN201910438372.7的专利公开了一种测定卷烟燃烧速率的方法，通过测定烟丝填充值，计算出每支卷烟所需要填充的烟丝克重，然后定量卷制卷烟，并通过测定其质量燃烧速率(mg/min)，能够更准确及客观的反映烟叶燃烧性能并进行统计分析。该类方法只能测量卷烟的平均质量损耗速度，而无法测量卷烟燃烧的各个时间点的瞬间燃烧速度，同时由于卷烟燃烧时大量灰烬会残留在卷烟上，因此实际及时采用高灵敏度的重力传感器也会存在较大波动，而无法测量各个时间段的燃烧速度。

而如专利公开号CN105527371A的这类专利，将卷烟抽吸系统开始抽吸的信号通过同步触发装置捕捉后传输给控制器，控制器命令信号处理模块和图像采集系统开始执行，以卷烟燃烧炭线为参考目标对燃烧速率进行计算。但该类专利主要是用于测量卷烟燃烧时的均匀程度，无法定位卷烟的燃烧中心，而燃烧线会受到灰烬的影响而与实际存在一定偏差，所以测瞬时燃烧速度不够精准。另外，如专利公开号为CN106324181A的这类专利采集卷烟燃烧时燃烧锥的温度分布数据，以燃烧锥内部温度为特征温度T_{0 .5}的点移动情况来表征卷烟瞬态燃烧速率。但由于该专利的燃烧锥是以卷烟点燃端为原点，建立柱坐标系，而首先点燃端范围较大，从而使得坐标系的精度减小。其次，由于热成像所形成的为空间图像，而对于非热源无法显示，所以将卷烟在图像中的燃烧锥的温度质心的位移距离转换为实际距离时需要指定尺寸的热源参照物，进而根据与卷烟位于相同位置的热源参照物在图片中的对应尺寸来获取实际尺寸。而该类方法中，均没有缺少有效的热源参照物，从而无法准确的获取卷烟燃烧锥质点的实际移动距离。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通过红外图像检测卷烟瞬时燃烧速率的方法。

包括步骤：S1、将卷烟的滤嘴端固定在指定区域的，并将另一端的端面点燃；S2、采用红外摄像仪从与卷烟轴心垂直方向，以第一时间间隔∆t连续跟踪拍摄，从而获取各个时间点的卷烟燃烧时的热成像图片；S3、将各个目标热成像图片转换为灰度图像；S4、采用最大类间方差法将各个灰度图像进行阈值分割，并转换为二值图像，进而对二值图像进行腐蚀、膨胀、连通分量处理；S5、从二值图像中将卷烟的燃烧锥的图像提取出来，获取燃烧锥最小外接矩形M，进而获取矩形M的质心在相应二值图像中的位置点；S6、根据各个时间点对应的二值图像中矩形M的质心位置点，将各个质心位置点放入同一图像坐标系中；S7、获取相应第一时间间隔∆t内的质心之间的第一图像距离L，将第一图像距离L乘以转换比K，从而得到对应的第一实际距离S；S8、根据相应的第一时间间隔∆t的质心对应的第一实际距离S，计算出该卷烟在该第一时间间隔∆t内的瞬间燃烧速率V。