【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及烟叶评价领域，具体为一种基于机器视觉与近红外的烤烟烟叶品质评价方法及装置。
技术介绍
1、在烟叶收购时，通常会根据烟叶的外观等质量对其进行分级，不同等级的烟叶价格不同，工业可用性不一。高等级的烟叶除外观与物理质量较高以外，一般还具有更协调的化学成分，其感官评价更好。此外，一款牌号的卷烟，其叶组配方往往是来自多个产地、不同等级的烟叶原料所构成的，在一种原料短缺时，会采用质量近似的烟叶进行替代。目前在生产上多为人工进行分级，主要通过肉眼观察、经验判断的方法，存在耗时、费力、受主观影响较大等问题；有关烟叶分级研究领域所提出的方法及装置，多为单一的机器视觉进行特征、色泽判定，较少涉及物理质量与化学成分检测，一线生产中有关测量多种指标后进行质量评判的方法鲜见。因此，探究完善烟叶质量等级的评价方法，有助于提升原料工业可用性与可替代性，以提高卷烟产品质量和叶组配方稳定性。
2、机器视觉是采用图像摄取装置对物体进行拍摄，进而对所获得的图像进行分析，利用卷积神经网络等模型对图像进行特征提取，实现机器来代替人眼做出测量与判断，目前已广泛应用于自动驾驶、人脸识别、产品质量等级分类等领域。近红外光谱是通过近红外光源照射测量样本，根据其透射、反射的光对物体所携带的有效信息进行分析，以实现准确、快速的成分含量测量，现以广泛应用于材料成分分析、食品与农产品检测、无损检测等领域。以往本研究领域的专利多为通过图像统一处理，进行算法过滤，仅根据烟叶的色度分布、长宽厚度生成烟叶的评价值（cn114757936a、cn115690030a、c
3、此外，以往本研究领域的方法多采用不同指标分别得出评估指数（cn118464900a），通过指数加和得出烟叶质量评价，因不同指标对烟叶质量评价的权重不一，仅通过评估指数不能较好的反映出各指标对烟叶质量的实际影响；或通过烟叶的近红外光谱图像进行相似度对比（cn117990646a），在各指标具有一定差异性时，分级容错率较低，易将单一特定指标含量差异较大的烟叶归为不适等级；或者根据烟叶各项指标的数值进行计感知机预测等级（cn114757936a），仅根据与特定等级的相似度差异判定烟叶划分等级，使烟叶的部分质量指标与其标准等级的定义可能存在差异。且此类专利多为单一通过烟叶外观质量或化学成分进行等级划分，鲜见加入烟叶物理质量作为分级依据的方法。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供一种基于机器视觉与近红外的烤烟烟叶品质评价方法及装置。
2、本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：
3、基于机器视觉与近红外的烤烟烟叶品质评价方法，包括
4、s1烟叶外观指标分析
5、烟叶随烟叶传送带移动至标签固定器处，夹持烟叶的主脉基部使之固定，外观物理区机械臂在标签放置盒中夹取标签一枚，通过标签编解码器将标签固定于烟叶基部并刷入序号，在完成标签固定后，松持使烟叶脱落；
6、烟叶随烟叶传送带继续移动，将烟叶按照叠放顺序依次移动至摄影台面顶部中心位置，并将烟叶平铺展开，采集烟叶的图像，通过卷积神经网络模型对烟叶的图像特征进行提取，分析烟叶的各项外观指标；
7、s11获取烟叶图像后，对烟叶轮廓进行识别，剔除背景，根据烟叶的轮廓形状、色泽分布信息确认出特征部位的位置；
8、s12在卷积神经网络特征库中进行比对，将特征按种类划分为杂色、破损、病斑等残伤或成熟度情况；
9、s13将特征部位图像腐蚀化，并将特征区域进行框选计算像素数量，进一步可得到特征区域的面积：
10、特征区域面积=特征区域像素数量*图像拍摄范围面积/图像总像素数量；
11、s14不同的特征种类对烟叶品质影响程度不一，且相同的特征种类在烟叶不同的部位时亦具有不同的影响，因而辅以特征区域的位置与面积进行外观指标评价；
12、获取烟叶的特征种类、位置和面积等数据，并将此次评价中得到的特征图像进行训练，以丰富模型与提高识别准确率；
13、s2烟叶物理指标测定
14、使烟叶条形裁切刀与烟叶圆形打孔刀沿裁刀移动轨道移动至烟叶所在位置，并将裁刀部分伸缩至烟叶表面，将烟叶裁切出固定宽度的烟条和直径相同的烟片若干；
15、通过外观物理区机械臂将裁切出的烟条放置于烟条抗张力测量器位置，烟条抗张力测量器的两个固定夹分别夹持烟条两侧，在机械臂的辅助下将烟条微拉直，随后两个固定夹向两侧展开，直至烟条断裂，记录此时烟条的伸长量与抗张力数据；
16、通过外观物理区机械臂将裁切出的烟片放置于烟片厚度测量器位置，烟片厚度测量器的液压伸缩杆下降至接触烟叶，记录此时的烟片厚度，持续增大压力，记录随压力变化下烟片的厚度变化；
17、待烟条与烟片完成测量后，外观物理区机械臂对测量后样品进行清理，将烟叶移动至烟叶传送带；
18、s3烟叶化学成分测量
19、烟叶随烟叶传送带移动至化学成分测量区，化学成分区机械臂将烟叶移动放置于烟叶放置台顶部，近红外发射器沿其移动轨道依次移动至叶中主脉两侧、叶尖、叶基、两侧叶缘等测量点位，到达各点位后近红外发射器在升降杆作用下下降，接触至烟叶表面，随后通过近红外发射模块向烟叶发射近红外线，并用近红外接收模块接收反射线，将接收到的数据传输至近红外装置内，随后沿升降杆上升，移动至下一点位；
20、化学成分区机械臂将烟叶移动回烟叶传送带，近红外装置对不同波长的反射线进行数值读取，得到烟叶的主要化学成分含量；
21、s4烟叶的质量评价
22、在得出烟叶的外观指标、物理指标、化学成分数据后，依据各指标的分级标准，得到烟叶各项指标的分值，并将所得分值代入至指标权重模型中，计算得出烟叶的质量评价分数。
23、作为进一步改进，所述评价方法还包括
24、s5替代性计算
25、完成烟叶的质量评价后，将此次测量的不同烟叶进行工业可行性评价，进行聚类分析，以表示出不同标号烟叶之间的可替代强弱。
26、作为进一步改进，所述评价方法还包括
27、s6烟叶等级划分
28、完成烟叶的质量评价后，依据质量评价分数对烟叶进行等级划分，通过分级区机械臂将烟叶夹持，沿分级区域移动轨道移动至所对应的等级划分区，进行叠放。
29、本专利技术为解决其技术问题同时还所采用以下技术方案：
30、基于机器视觉与近红外的烤烟烟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 基于机器视觉与近红外的烤烟烟叶品质评价方法，其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的烟叶品质评价方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的烟叶品质评价方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的烟叶品质评价方法，其特征在于：
5.基于机器视觉与近红外的烤烟烟叶品质评价装置，其特征在于：包括主体结构及设置于其上的
6.根据权利要求5所述的烟叶品质评价装置，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的烟叶品质评价装置，其特征在于：
8.根据权利要求5所述的烟叶品质评价装置，其特征在于：
9.根据权利要求5所述的烟叶品质评价装置，其特征在于：
10.根据权利要求5所述的烟叶品质评价装置，其特征在于：
【技术特征摘要】
1. 基于机器视觉与近红外的烤烟烟叶品质评价方法，其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的烟叶品质评价方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的烟叶品质评价方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的烟叶品质评价方法，其特征在于：
5.基于机器视觉与近红外的烤烟烟叶品质评价装置，其特征在于：包括主体结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：马戎，刘远上，谭宏祥，范运涛，张碰元，刘波，崔扶芸，王婷婷，寇凯，
申请(专利权)人：河北中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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