煙葉圖像采集技術(shù)規(guī)范與烤煙收購質(zhì)量分級特征研究.pdf

1、煙葉的收購質(zhì)量特征是評定煙葉等級的重要依據(jù)。目前，許多煙葉收購質(zhì)量特征主要由人工靠經(jīng)驗獲取，主觀性強，且有許多指標(biāo)呈模糊狀態(tài)，往往出現(xiàn)評定級別不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在煙葉收購過程中還容易產(chǎn)生質(zhì)量糾紛，不僅影響煙農(nóng)的生產(chǎn)積極性，還給國家造成經(jīng)濟(jì)損失。鑒于目前人工分級存在的問題，用數(shù)字形式統(tǒng)一煙葉的收購質(zhì)量特征是非常必要的。本文從煙葉數(shù)字圖像采集技術(shù)規(guī)范、透射圖像、顏色(形狀)參照方法、煙葉光譜吸收規(guī)律等方面對煙葉收購質(zhì)量的數(shù)字化特征進(jìn)行了相關(guān)研究

2、。 1.首次系統(tǒng)研究了煙葉圖像采集環(huán)境中照明電壓、不同品牌數(shù)碼相機、相機聚焦距離、相機分辨率和數(shù)碼相機的不同拍攝模式、燈光隨時間變化的穩(wěn)定性等成像環(huán)境因素對圖像識別結(jié)果的影響。首次在煙葉圖像采集環(huán)境中引入顏色參照白板進(jìn)行各種干擾因素相對扣除和物理尺寸絕對參照，比較了幾種白板材料穩(wěn)定性與干擾扣除效果，提出了相對顏色校正方法對因成像環(huán)境因素影響而引起的煙葉圖像顏色識別誤差進(jìn)行校正。在此基礎(chǔ)上規(guī)范了煙葉圖像采集環(huán)境和操作步驟，對保障煙

3、葉數(shù)字圖像識別研究的質(zhì)量控制和研究成果的共享具有深遠(yuǎn)的理論意義和實用價值。 2.研究基于物質(zhì)對光的吸收、反射和透射原理，在分析煙葉本身對透過不同波長光的吸收存在差異的基礎(chǔ)上，專門設(shè)計并制作了能同時采集烤煙煙葉反射和透射圖像的采集燈箱，發(fā)現(xiàn)并利用煙葉透射圖像具有的特殊光譜吸收特征，提出了基于透射特性的烤煙圖像背景分割技術(shù)。利用煙葉自身生物學(xué)特性對煙葉透射圖像進(jìn)行了區(qū)域統(tǒng)計法分割，結(jié)果表明分割精度高于傳統(tǒng)點統(tǒng)計法，每片煙葉像素數(shù)平均

4、高出0.65％，較好地保留了目標(biāo)圖像的原始特征信息。透射影像不僅可用于背景扣除，還有效擴充了煙葉數(shù)字圖像處理的特征參數(shù)，為提升煙葉收購等級識別準(zhǔn)確性奠定了基礎(chǔ)。在數(shù)字圖像處理中，利用生物自身特性進(jìn)行背景扣除和擴充數(shù)字識別特征，具有專一性和排它性，對類似農(nóng)產(chǎn)品數(shù)字識別研究具有廣泛的指導(dǎo)意義。 3.研究利用顏色參照白板的絕對參照作用實現(xiàn)煙葉的長度、寬度及面積等形狀特征測量；用顏色參照白板標(biāo)定煙葉圖像的顏色色度變化，從中發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律，

5、為提取煙葉的分級特征奠定基礎(chǔ)。通過人工方法測量煙葉長、寬度，稱取煙葉單葉重； 用計算機圖像處理方法分別測出煙葉和顏色參照白板以像素為單位的長度和寬度，結(jié)合顏色參照白板的固定尺寸，通過變換計算得到煙葉實際的長寬度、面積，以及身份等分級指標(biāo)特征；分別提取煙葉和同期采集的顏色參照白板在RGB和HSI兩種顏色系統(tǒng)下的相關(guān)顏色特征，包括原始顏色和相對顏色。結(jié)果表明，利用參照方法測量的煙葉形狀特征與人工測量結(jié)果之間有很好的相關(guān)性， 11個供

6、試級別煙葉的長度平均誤差為2.59cm，相對誤差平均值為5.11％；寬度平均誤差為0.88cm，相對誤差平均值為 4.84％；身份特征測量結(jié)果也比較理想；相對色度可用來區(qū)分檸檬黃和桔黃色煙葉。因此，將圖像處理技術(shù)與參照方法相結(jié)合，借助規(guī)則參照物標(biāo)測不規(guī)則的煙葉形狀、面積等特征參數(shù)是可行的，不僅測量方法簡便，而且測量速度快；另外，用相對顏色方法區(qū)分煙葉的顏色特征也取得了一定的研究進(jìn)展，為煙葉的數(shù)字化分級奠定了基礎(chǔ)。 4.研究烤煙煙

7、葉在可見光區(qū)域的吸收規(guī)律，探索不同地區(qū)、不同級別煙葉在可見光區(qū)域的量化吸收特征，以及各吸收特征與煙葉地域性、級別屬性之間的關(guān)系。利用改裝并經(jīng)過穩(wěn)定性檢測的GFY-160型熒光分光光度計，先使用320-810nm的波長范圍，以5nm的波長間距對恩施、云南、臨朐三個地區(qū)上、中、下不同部位的煙葉，以及同一地區(qū)上、中、下三個部位不同級別的煙葉進(jìn)行透射，測得煙葉的透光強度，得到煙葉的透光特征曲線，根據(jù)透光強度的比值得到煙葉對光線的吸收特征。結(jié)果表