基于数字图像处理的烟叶精确剔除控制方法

摘要

本发明公开了一种基于数字图像处理的烟叶精确剔除控制方法，该方法包括以下步骤：对相邻两帧烟叶图像进行分割；标记烟叶及提取可识别烟叶；求取烟叶的最小外接矩形，提取烟叶的长宽和面积等特征，计算烟叶质心坐标；对相邻两帧烟叶图像中的烟叶的长宽和面积，进行特征匹配；得出匹配烟叶的质心坐标，根据质心坐标和两帧时间间隔得到匹配烟叶的速度；反复执行以上过程，统计一定数量的烟叶速度，计算速度密度集中区间上的速度平均值，该平均值即为烟叶速度；根据烟叶速度，实时调整剔除阀剔除延迟时间。本发明在风送烟叶除杂系统中，能在线检测烟叶速度，调整剔除阀剔除延迟时间，有效地提高杂质剔除率。

主权项

一种基于数字图像处理的烟叶精确剔除控制方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）背景图像采集与统计：无烟叶通过时，采集M张背景图像，对各像素点灰度值进行统计，得出背景图像灰度值的变化范围；在烟叶输料间隙，重新采集M张背景图像，更新各像素点灰度值的变化范围；（2）实时采集烟叶图像：有烟叶通过时，实时采集烟叶图像，获取N帧相邻烟叶图像；（3）烟叶图像分割：依次对N帧相邻烟叶图像进行分割；对烟叶图像各像素点灰度值进行判断，若像素点灰度值属于背景图像对应像素点灰度值的变化范围，则视为图像背景部分，相应像素点灰度值置为0；然后，选取阈值m，若像素点灰度值大于m，则视为烟叶阴影部分，相应像素点灰度值置为0；若像素点灰度值小于m，则视为烟叶部分，置为255；最后，对图像进行闭运算，连接阈值分割形成的裂痕，得到分割后图像；（4）标记分割后图像中的烟叶及记录相关参数：采用分段标记方法，对分割后的图像进行逐行扫描；通过判断图像上下行的行片段是否连通，来判断行片段是否属于同一个烟叶；每个烟叶的信息用一个结构体保存，具体信息有烟叶个体所在区域的矩形参数、烟叶的标号，烟叶合并标记；扫描完整幅图像生成一张标记表，记录图像中的每个像素点所属烟叶标号；在进行烟叶标记时，对一些孤立点不进行标记；（5）选择合适烟叶进行匹配；若烟叶的矩形区域面积小于s1或者大于s2或者与图像边界相交，则标记该烟叶为不可匹配烟叶；（6）采用旋转映射直线方法，求解合适烟叶的最小外接矩形；首先对可匹配烟叶提取四邻域边缘点，之后将边缘点按映射直线方向投影到与之垂直方向的直线上，可得到烟叶在该直线方向的投影长度；将直线旋转，可求得各方向的投影长度；任意两个垂直方向的投影长度为该烟叶一个外接矩形的长宽；面积最小的矩形即为所求的最小外接矩形；最后，记录烟叶的长宽、面积和质心坐标；（7）分别对相邻烟叶图像中的烟叶的特征进行匹配；比较烟叶的面积和长宽特征，若在给定的阈值范围内，则认为是同一烟叶，匹配成功；（8）根据实际距离与像素距离比、匹配烟叶的质心坐标差和两帧图像的时间间隔，可以得到该匹配成功的烟叶的速度；（9）反复执行上述步骤（1）到（8）的过程，记录相应N帧图像中匹配烟叶的速度；当已记录K个速度时，对K个速度进行大小排序，得出速度的分布区间；取该分布区间宽度的1/Q，作为求取速度平均值的区间；将该宽度区间在速度分布区间中滑动，找到速度概率密度最大的区间；对该区间的速度求平均值，该平均值即为烟叶速度；（10）参照烟叶速度，对剔除阀的剔除延迟时间进行调整，提高剔除率。