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

1、煙葉的收購質(zhì)量特征是評(píng)定煙葉等級(jí)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(yàn)獲取，主觀性強(qiáng)，且有許多指標(biāo)呈模糊狀態(tài)，往往出現(xiàn)評(píng)定級(jí)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(jí)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(duì)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(jī)、相機(jī)聚焦距離、相機(jī)分辨率和數(shù)碼相機(jī)的不同拍攝模式、燈光隨時(shí)間變化的穩(wěn)定性等成像環(huán)境因素對(duì)圖像識(shí)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(duì)扣除和物理尺寸絕對(duì)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(duì)顏色校正方法對(duì)因成像環(huán)境因素影響而引起的煙葉圖像顏色識(shí)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(duì)保障煙

3、葉數(shù)字圖像識(shí)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(shí)用價(jià)值。 2.研究基于物質(zhì)對(duì)光的吸收、反射和透射原理，在分析煙葉本身對(duì)透過不同波長(zhǎng)光的吸收存在差異的基礎(chǔ)上，專門設(shè)計(jì)并制作了能同時(shí)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(duì)煙葉透射圖像進(jìn)行了區(qū)域統(tǒng)計(jì)法分割，結(jié)果表明分割精度高于傳統(tǒng)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法，每片煙葉像素?cái)?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(kuò)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(jí)識(shí)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(kuò)充數(shù)字識(shí)別特征，具有專一性和排它性，對(duì)類似農(nóng)產(chǎn)品數(shù)字識(shí)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(duì)參照作用實(shí)現(xiàn)煙葉的長(zhǎng)度、寬度及面積等形狀特征測(cè)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(jí)特征奠定基礎(chǔ)。通過人工方法測(cè)量煙葉長(zhǎng)、寬度，稱取煙葉單葉重； 用計(jì)算機(jī)圖像處理方法分別測(cè)出煙葉和顏色參照白板以像素為單位的長(zhǎng)度和寬度，結(jié)合顏色參照白板的固定尺寸，通過變換計(jì)算得到煙葉實(shí)際的長(zhǎng)寬度、面積，以及身份等分級(jí)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(duì)顏色。結(jié)果表明，利用參照方法測(cè)量的煙葉形狀特征與人工測(cè)量結(jié)果之間有很好的相關(guān)性， 11個(gè)供

6、試級(jí)別煙葉的長(zhǎng)度平均誤差為2.59cm，相對(duì)誤差平均值為5.11％；寬度平均誤差為0.88cm，相對(duì)誤差平均值為 4.84％；身份特征測(cè)量結(jié)果也比較理想；相對(duì)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(cè)不規(guī)則的煙葉形狀、面積等特征參數(shù)是可行的，不僅測(cè)量方法簡(jiǎn)便，而且測(cè)量速度快；另外，用相對(duì)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(jí)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(jí)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(jí)別屬性之間的關(guān)系。利用改裝并經(jīng)過穩(wěn)定性檢測(cè)的GFY-160型熒光分光光度計(jì)，先使用320-810nm的波長(zhǎng)范圍，以5nm的波長(zhǎng)間距對(duì)恩施、云南、臨朐三個(gè)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(gè)部位不同級(jí)別的煙葉進(jìn)行透射，測(cè)得煙葉的透光強(qiáng)度，得到煙葉的透光特征曲線，根據(jù)透光強(qiáng)度的比值得到煙葉對(duì)光線的吸收特征。結(jié)果表