[发明专利]一种基于图像处理的烟丝有序性调节方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的烟丝有序性调节方法及烟丝取向分布测量系统，搭建测量系统，建立函数模型，结合图像预处理，进行多组试验，将获取到的数值与设定阈值作比较，高于设定阈值的作为初步结果，多组试验后选取数值最高的一组作为最优结果，基于正交设计分别探明三个设计参数的最佳工作条件值。本发明量化精度高，通用性强，且可实现烟草智能化测量。

技术领域

本发明涉及烟草机械技术领域，尤其涉及一种基于图像处理的烟丝有序性调节方法。

背景技术

目前加热不燃烧卷烟以美国菲莫公司IQOS为代表，发烟段开始采用了有序填充方式（烟丝朝向方向一致）。研究表明，提高烟丝有序性能够获得较好的热传递效果，具有更好的吸食口味。

为了保证烘培加热效果，烟厂提出了烟丝有序排列率必须大于80%的工艺指标要求，即烟丝朝向方向一致性达到80%以上，也就是所谓的部分有序排列。但目前装备的各种传统卷烟机型，尚不能达到这个指标（一般在60%以下），所以，研究和开发这类装备，具有较大的市场需求和符合烟草行业战略发展的要求。同时，烟支质量取决于烟丝在风室的运动和烟丝与气流之间的耦合作用。因此，对烟丝在风室中的流化与有序性进行研究，具有非常重要的意义。

由于风室内烟丝数量多且形状不规则，测量员劳动强度大、速度慢、结果稳定性差。目前，国内对烟丝取向的测量均采用目测方法，对量化烟丝角度分布暂无合适测量方法与实验设备。较为先进的烟丝取向分析方法为CCD图像测量，可对烟丝在通道内部的角度进行量化分析。因此，建立合适的光纤式高速摄影的烟丝流化有序性试验装置，能够帮助烟草机械研究人员认识到烟丝流化本质，有利于烟丝流化床的设计、放大和优化。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种基于图像处理的烟丝有序性调节方法，搭建了一种基于光纤式高速摄影的烟丝流化试验装置，引入内窥镜与压力探针，能够对流场内局部空气流动特征进行测量与分析，以此来掌握烟丝流化时角度分布及其对应空气特性。

为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于图像处理的烟丝有序性调节方法，包括以下步骤：

步骤1.进行不同工作条件下的烟丝有序性实验，所述工作条件包括风机速度v、供丝量y、烟丝长度z；

步骤2.拍照获得不同工作条件下，烟丝在预设角度a~b的朝向范围内的取向分布率f（x）；

步骤3.得到取向分布率f（x）A的工作条件，并记录；A为预设阈值；

步骤4.在生产时，测量得到所用烟丝的烟丝长度z，然后查询记录，得到f（x）A时得到所需的风机速度v、供丝量y。

进一步的改进，所述步骤2中烟丝在预设角度a~b的朝向范围内的取向分布率f（x）的获取方式如下：

步骤2.1获取不同工作条件下的烟丝图像；

步骤2.2对获取的烟丝图像进行预处理分割得到各烟丝区域，标记烟丝轮廓；

步骤2.3根据预设的像素面积阈值识别所标记烟丝轮廓，得到烟丝连通域最小外接矩形，并在图中建立一个坐标系；

步骤2.4提取各烟丝连通域最小外接矩形的长度与水平方向的夹角，作为烟丝的取向角度，并根据建立的坐标系计算出角度的大小，统计图像中各烟丝取向分布；

步骤2.5根据得到的烟丝取向分布以及烟丝的角度，得到在预设角度范围a~b内烟丝数量占所有烟丝数量的百分比作为烟丝的取向分布率f（x）。