基于图像处理技术烤烟烟叶质量检测研究.pdfVIP

自动化学报 2000年6月 ACTAAUTOMATICAS]NICA 增刊B 基于图像处理技术的烤烟烟叶 质量检测研究 韩力群 周文 (北京工商大学信息工程学靛北京10(D37) 捕薹 本文研究盥用图像处理技术提取与描述烟叶质量特征的方法．文中提出用砚觉彩 色模型HLS分析烟叶颜色特征的方法；给出用链码描述烟叶外形轮廓的思路及利用链码对 若干烟叶样本外形特征值进行计算的结果．文中还提出对烟叶叶片结构与身份特征的综合提 取与描述方法；量后蛤出采用^工神经网络建立烟叶成热度数学模型的设计方案． 关键词 圈毒处理烤烟烟叶质量检涌成熟度 1引言 烤烟烟叶质量的自动检测与分级是根据我国烟叶生产和购销的迫切需要提出的研 究课题． 烟叶及其制品税率较高，是国家重要的财政收入之一．而烟叶分级是购销业务执 行按质论价和烟厂生产不同档次烟制品的主要依据．烟叶分级是指对同一产区和品种 的烟叶按生长部位和颜色进行分组．然后再按成熟度、叶片结构、身份、油分、色度、 长度、残伤七个品质因素进行分级．长期以来，烟叶分组、分级以感官检测结果和专 家经验为依据，这种落后的感官检测主观评定方式工作效率低、主观随意性强， 远不 能适应我国烟草专卖制度政策性强、法律严的特点．我国近年推行40级烟叶分级标准， 在同一标准下，人工检验与分级的结果会出现很大差异．此外，随着烟制品质量的演 变．烟叶质量观念亦逐渐改变，质量要求逐渐提高，当质量要求和标准改变时，烟叶 分级人员很碓从旧的质量观念中摆脱出来而适应新的质量标准，人工分级将越来越难 于满足要求．因此，研究科学可靠的烟叶自动检测与分级技术已经势在必行．该研究 对于制定科学的烟叶分级标准、提高烟叶分级的水平与效率、仲裁烟叶质量纠纷、保 护烟农利益和国家利益，都具有非常重要的意义I“． 本研究课题探索运用图像处理理论与技术实现烟叶质量自动检测的有效途径，从 而为开发具有实用性和商业价值的烤烟烟叶自动检测提供理论与技术基础，为自动分 级系统提供准确可靠的质量特征参数．国家标准中对烟叶质量规定了若干品质因素， 其中对质量分级起决定作用的有7个因素，即：成熟度、叶片结构、身份、油分、色 度、长度、残伤率．在人工分级中，油分因素的检测采用以目测为辅．以触摸为主的 方法．其余六项因素则靠有经验的分级人员目测确定，因此，油分不在本研究范围内．烟 叶质量的自动检测是通过对烟叶图像的自动采样与分析处理实现的．烟叶图像的采样 系统可由摄像头或数码相机及标准灯箱构成．也可使用扫描仪．对采样得到的烟叶图 增刊B 自动化学报 像进行噪声及背景去除后，即可进行各项品质特征的分析提取 2 烟叶颜色的分析与特征提取 烟叶颜色在分级中起着非常重要的作用，其有关特征与分组、分级因素存密切关 系．人眼对颜色的分辨有三个要素：色调、亮度和饱和度．为模拟人眼对烟叶颜色的 感觉．选用了色度学系统中的HLS颜色模型．HLS颜色模型定义在圆柱坐标系的双圆锥 子集上，如图1所示．色调H表示为绕圆锥中心轴的角 度；饱和度s为颜色点与中心轴的距离；而亮度L从下 锥顶点的0，逐渐变到上锥顶点的1． 用HI S颜色模型对大量烟叶样本进行颜色分析，可 ／ ＼ 得到各类样本颜色特征值的分布情况．其中样本的颜色 ／klM·， 特征值是根据样本图像的色调、饱和度及亮度的分布直 ，’—t：=：：。武 方图计算出来的均值与方差． 。嘶．==斋，／” 、 ／ 3烟叶形状特征的提取与描述 ＼． 编一 研究中采用轮廓跟踪算法对烟叶的蓝体图像外形轮 ．