基于高光譜成像的煙葉除雜應(yīng)用研究

煙草在加工過(guò)程中不可避免地會(huì)混入麻繩、木屑、泡沫、紙片、羽毛、塑料、橡膠、金屬、石塊，或產(chǎn)生霉變煙葉和梗簽等多種雜物，這些雜物與煙草有著本質(zhì)上的區(qū)別或差異，若不能將其精準(zhǔn)去除，將對(duì)卷煙制造過(guò)程和卷煙產(chǎn)品分別產(chǎn)生極大的安全和質(zhì)量隱患，并嚴(yán)重影響卷煙制造商及其品牌口碑。一、雜物類別和除雜標(biāo)準(zhǔn)CATEGORIESANDSTANDARDS雜物類別一類雜物：金屬、羽毛、塑料等二類雜物：紙、石頭、麻繩、玻璃等三類雜物：非煙葉葉子、種子、竹簽、雜草等02除雜標(biāo)準(zhǔn)一類雜物含量：≤0%二、三類雜物含量：≤0.00665%

二、傳統(tǒng)除雜方式TRADITIONAL主要包括風(fēng)力除雜、光電除雜、磁力除雜和人工挑選除雜，其中風(fēng)力除雜、光電除雜、磁力除雜均是針對(duì)雜物的特定屬性差異進(jìn)行有針對(duì)性的識(shí)別并剔除，如比重的差異、顏色的差異和磁性的差異，因此一種除雜方式只能識(shí)別和剔除某一類雜物，類別受限，容易存在漏檢。人工除雜可以識(shí)別絕大部分非煙物質(zhì)雜物，但人眼容易疲勞且工作效率較低。為解決上述需求及痛點(diǎn)，本文主要通過(guò)光譜成像技術(shù)與設(shè)備來(lái)區(qū)分煙葉和非煙雜物，利用煙葉和非煙雜物的光譜特征差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩者的高效精準(zhǔn)識(shí)別。

三、高光譜成像煙葉除雜HYPERSPECTRAL高光譜成像技術(shù)，是圖像與光譜技術(shù)相結(jié)合的三維信息獲取技術(shù)，具有圖譜合一、檢測(cè)速度快的特點(diǎn)。利用光譜信息技術(shù)，非煙雜物與煙葉在相同光學(xué)環(huán)境下會(huì)形成獨(dú)有光譜，基于煙葉和雜物兩者物質(zhì)的光譜特征差異，判別出各類非煙雜物，完成煙葉與雜物的分類與剔除。光譜成像技術(shù)煙葉除雜原理煙葉除雜可行性驗(yàn)證驗(yàn)證設(shè)備：推掃式短波紅外高光譜相機(jī)（光譜范圍：900-1700nm），是一款擁有超高光譜分辨率和圖像分辨率的推掃成像高光譜相機(jī)，可廣泛應(yīng)用于掛載、便攜、室內(nèi)等應(yīng)用場(chǎng)景。

該相機(jī)基于推掃式高光譜成像原理，覆蓋短波紅外（900-1700nm）光譜范圍，光譜分辨率可達(dá)3nm，具備超高成像速度、高靈敏度和優(yōu)越的信噪比，可按需快速、精準(zhǔn)獲取目標(biāo)物的空間圖像信息和光譜信息，利用目標(biāo)物不同部位或成分的光譜特征，進(jìn)行無(wú)損、無(wú)接觸、快速高效的精準(zhǔn)獲取、發(fā)現(xiàn)識(shí)別、分類篩選和分析應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于智能分選、材料分析、顏色測(cè)量等領(lǐng)域。推掃式高光譜相機(jī)VIX-S270驗(yàn)證方法：將煙葉切碎成煙絲，把雜物（塑料）混合到煙絲中，模擬真實(shí)煙葉雜物判別場(chǎng)景，使用短波紅外高光譜相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，可看到煙葉和塑料雜質(zhì)存在明顯差異。驗(yàn)證過(guò)程：1、在煙絲里放入一些塑料雜物2、對(duì)混有塑料雜物的煙絲進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)采集，采集范圍：920nm～1700nm3、選取1100nm、1200nm、1400nm三個(gè)特征波段光譜數(shù)據(jù)（如圖1）圖1:三波段光譜圖煙絲和非煙雜物（塑料）光譜曲線圖兩者存在明顯差異4、對(duì)所選取的三個(gè)波段光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行合成偽彩圖，分析處理后塑料可明顯識(shí)別（圖2）圖2:光譜分析偽彩圖驗(yàn)證結(jié)論：用短波紅外高光譜相機(jī)替代傳統(tǒng)風(fēng)選、磁選等方式，利用光譜視覺(jué)波段看得寬，物質(zhì)特征波段抓得準(zhǔn)的特