[发明专利]一种加热不燃烧卷烟烟支中烟丝空间分布状态检测与定量表征方法

说明书

一种加热不燃烧卷烟烟支中烟丝空间分布状态检测与定量表征方法，首先定义一个物理参数S即烟丝空间分布状态指数，利用工业CT扫描实现烟支三维结构数字化，通过滤波反投影技术得到烟支内部烟丝分布的二维图像，再通过三维重建技术和插值技术得到烟支三维重建模型，该模型能够反映出烟支内部烟丝分布状态，最后用图像法定量表征烟丝空间分布状态。本发明的优点在于：1)通过CT扫描三维重建法检测烟支中烟丝三维分布状态，获取结果真实、可靠；2)该方法所定义的空间分布状态指数可较好地表征烟支中烟丝的空间分布状态；3)该方法不仅可用于烟丝空间分布状态程度的定量分析，也可为不同制丝和卷制过程工艺的参数的优化及改进提供指导依据。

技术领域

本发明涉及卷烟加工领域，尤其涉及一种加热不燃烧卷烟烟支中烟丝空间分布状态检测与定量表征方法。

背景技术

加热不燃烧卷烟烟丝大多是由再造烟草薄片切丝形成的，具有形状相似、质量均匀等特点，同时加热不燃烧卷烟在烟支内部烟丝的空间分布状态相较于传统卷烟更为规整、有序。

加热不燃烧卷烟一般采用内插式或环绕式的电加热方式，烟丝空间分布状态按一定顺序排列有利于保持生成烟气质量的一致性，确保抽吸过程吸阻和烟气状态稳定，以及抽吸过程感官质量的一致性，突显卷烟产品质量风格特征，从而提高消费者体验。随着加热不燃烧卷烟在全球的流行，及国内市场份额的快速增长，行业内对加热不燃烧卷烟烟支中烟丝空间分布状态检测与定量表征方法显得尤为迫切。而现阶段关于加热不燃烧卷烟烟支中烟丝空间分布状态检测与定量表征方法领域尚属空白。

中国专利(202210709131.1)公开了一种基于CT扫描技术的烟支中烟丝有序率检测方法，该发明能够基于CT扫描技术和三维重建技术获得烟支结构的全貌，实现烟支内部烟丝的自动判断及分布规律统计，从而实现烟丝有序率的快速无损检测和判定。与本申请提出的方法相比，二者主要有以下不同：其一，在技术手段方面，虽然都采用了CT扫描三维重建的方法，但中国专利(202210709131.1)需要预先建立烟丝、包装纸、滤棒和卷接纸材料的CT数据库，进而获得待测烟支的烟丝、包装纸、滤棒和卷接纸区域的CT灰度图像，而本发明则是直接CT扫描单根烟支，然后运用滤波反投影技术和滤波预处理技术得到二维CT图像，流程较为简单，且有效降低了CT扫描数值的复杂度，有利于后续烟支三维结构重建。其二，二者分析方法不同，中国专利(202210709131.1)通过将烟丝投影到三个互相垂直的平面上，将烟丝的投影图像分解为若干段投影圆弧，并测量各段投影圆弧与所述直线的相夹锐角，得到若干个角度值，将所有所述角度值的均值与90°的比值的百分数确定为单根烟丝的烟丝有序率；本发明建立空间三维直角坐标系，通过已经建立的三维重建模型获得再造薄片烟丝的特征线方向向量，计算其与Z轴方向向量的空间夹角，该值表示单根烟丝的空间分布状态，本发明更为简单、直接地表现了单根烟丝的空间特征。其三，本发明将烟丝提取为宽度为1体素的烟丝特征线，简化了烟丝的空间表征方式，有利于后续对烟丝空间分布状态的检测。

综上，利用工业CT扫描实现烟支三维结构数字化，通过滤波反投影技术和滤噪预处理技术得到烟支内部烟丝分布的二维图像，再通过三维重建技术和插值技术得到烟支三维重建模型，该模型能够反映出加热不燃烧卷烟烟支内部烟丝分布状态，最后用图像法定量表征烟丝空间分布状态，并进行定量表征研究尚属空白。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种加热不燃烧卷烟烟支中烟丝空间分布状态检测与定量表征方法，该方法定义了一个物理参数S(烟丝空间分布状态指数)，并通过图像法测定计算出该空间分布状态指数，计算结果表明该空间分布状态指数可以很好地反映烟支中烟丝的空间分布状态。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种加热不燃烧卷烟烟支中烟丝空间分布状态检测与定量表征方法，是通过工业CT扫描实现烟支三维结构数字化，通过滤波反投影技术得到烟支内部烟丝分布的二维图像，再通过三维重建技术和插值技术得到烟支三维重建模型，该模型能够反映出烟支内部烟丝分布状态，最后用图像法定量表征烟丝空间分布状态；具体步骤如下：