［摘要］介紹了彩色線陣CCD檢測(cè)技術(shù)在煙葉雜質(zhì)剔除系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出了系統(tǒng)的工作原理和總體結(jié)構(gòu)，詳細(xì)討論了白平衡調(diào)整、標(biāo)準(zhǔn)煙葉顏色提取、雜質(zhì)圖像識(shí)別等主要的圖像處理算法。模擬仿真實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)能夠滿足實(shí)時(shí)性要求，剔除準(zhǔn)確率達(dá)到98%以上。 ［關(guān)鍵詞］線陣CCD，顏色識(shí)別，圖像處理 1 引言 　　煙葉雜質(zhì)剔除系統(tǒng)是卷煙工業(yè)制絲生產(chǎn)線中煙絲質(zhì)量控制的關(guān)鍵設(shè)備。煙葉雜質(zhì)剔除是指在煙葉切絲前，將其中的麻繩、紙片、塑料等非金屬雜質(zhì)剔除。電荷耦合器件（CCD）技術(shù)的發(fā)展為煙葉雜質(zhì)剔除提供了新的可行方法。基于線陣CCD的煙葉雜質(zhì)剔除是一種在線實(shí)時(shí)檢測(cè)與剔除技術(shù)，它采用彩色線陣CCD攝像機(jī)拍攝傳送帶上的煙葉圖像，在計(jì)算機(jī)中通過(guò)對(duì)煙葉圖像和雜質(zhì)圖像的顏色特征的識(shí)別，分辨出煙葉中的雜質(zhì)，控制氣動(dòng)閥剔除雜質(zhì)。 2 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu) 　　基于線陣CCD的煙葉雜質(zhì)剔除系統(tǒng)是一個(gè)光、機(jī)、電一體化的組合設(shè)備，其原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。 　　其中的機(jī)械和電控部分主要是煙葉的高速傳送帶及其控制系統(tǒng)。光學(xué)及圖像處理部分是煙葉雜質(zhì)剔除系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，由照明子系統(tǒng)、圖像采集與處理子系統(tǒng)和電磁氣動(dòng)剔除閥子系統(tǒng)組成。 照明子系統(tǒng)由照明電源及四根三基色熒光燈組成，顯色性能良好，為線陣CCD攝像機(jī)提供穩(wěn)定的照度。 　　圖像采集與處理子系統(tǒng)由彩色線陣CCD攝像機(jī)、圖像采集卡和工業(yè)計(jì)算機(jī)組成。煙葉在高速傳送帶的末端以5米/秒的速度被平拋出去，線陣CCD攝像機(jī)在此處拍攝煙葉的圖像，通過(guò)圖像采集卡傳送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。CCD攝像機(jī)的彩色為RGB三原色，每種顏色由8位數(shù)字量表示，每線像素有1024個(gè)，對(duì)應(yīng)傳送帶寬度為1.5米，因此CCD攝像機(jī)的顏色和空間的分辨率都很高。計(jì)算機(jī)將采集到的煙葉圖像的每個(gè)像素的顏色與預(yù)先設(shè)置的煙葉顏色范圍進(jìn)行比較，即可識(shí)別出其中的雜質(zhì)。 　　電磁氣動(dòng)剔除閥子系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)量I/O卡、驅(qū)動(dòng)電路和128個(gè)高速電磁氣動(dòng)閥組成。計(jì)算機(jī)檢測(cè)到雜質(zhì)的像素點(diǎn)后，轉(zhuǎn)換成電磁氣動(dòng)閥的坐標(biāo)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量I/O卡打開(kāi)相應(yīng)的電磁氣動(dòng)閥，用高壓氣流將雜質(zhì)剔除。 3 圖像處理算法 3.1 白平衡調(diào)整 物體色彩是由物體本身表面對(duì)光的反射和吸收特性以及物體所處環(huán)境光源的光譜成分（即光源的色溫）和人眼的光譜敏感度所決定的。若物體屬性和人眼的光譜敏感度特性決定之后，物體所表現(xiàn)出來(lái)的色彩便主要由它所處環(huán)境的光源所決定，即同一個(gè)物體如果環(huán)境光源發(fā)生變化它所表現(xiàn)出來(lái)的色彩也一定會(huì)發(fā)生變化，只不過(guò)是由于大腦的適應(yīng)性，人眼有時(shí)不能覺(jué)察而己。為了使彩色線陣CCD攝像機(jī)所拍攝到的圖像顏色不失真，在每次使用攝像機(jī)之前，或者光源色溫發(fā)生變化時(shí)，都要對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行白平衡調(diào)整。 當(dāng)攝像機(jī)攝取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)白色的物體時(shí)，根據(jù)色度學(xué)原理，只有當(dāng)三基色電信號(hào)相等時(shí)，才能在顯示器上再現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)白色。然而，實(shí)際上由于諸多的因素例如，外部照明光源的色溫變化，紅、綠、藍(lán)圖像傳感器的光/電轉(zhuǎn)換特性不一致，放大處理電路中各電子元件的離散性等，造成最后輸出的紅、綠、藍(lán)信號(hào)幅度不相等。這樣，彩色線陣CCD攝像機(jī)所拍攝到的圖像顏色會(huì)出現(xiàn)不白而偏向某種彩色的情況。因此在拍攝白色參照物時(shí)，以綠路輸出的視頻信號(hào)幅度作為基準(zhǔn)，而控制紅路及藍(lán)路視頻可控增益放大器的放大倍數(shù)，使此時(shí)的紅、綠、藍(lán)三基色信號(hào)幅度相等，從而達(dá)到白平衡。 4 結(jié)束語(yǔ) 　　模擬仿真實(shí)驗(yàn)表明，基于線陣CCD的煙葉雜質(zhì)剔除系統(tǒng)能夠有效識(shí)別煙葉中的麻繩、紙片、塑料等非金屬雜質(zhì)，準(zhǔn)確率達(dá)到98%以上。從線陣CCD攝像機(jī)拍攝煙葉圖像并識(shí)別出其中的雜質(zhì)到打開(kāi)氣動(dòng)閥剔除雜質(zhì)，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間小于30毫秒，能夠滿足實(shí)時(shí)性的要求。整個(gè)系統(tǒng)具有很好的實(shí)用價(jià)值。 參考文獻(xiàn)： 1.王雪晶，彩色線陣CCD遙感圖像的校正[D]，長(zhǎng)春，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，2002年。 2.雷志勇，劉群華，姜壽山等，線陣CCD圖像處理算法研究[J]，光學(xué)技術(shù)，2002年，第28卷第5期，475～477。 3.王克瑜，葉關(guān)榮，線陣 CCD 在多通道顏色測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]，浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，1998年，第32卷第2期，176～182。 4.李長(zhǎng)貴，劉敬海，林幼娜等，線陣CCD用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)研究[J]，光學(xué)技術(shù)，1999年，第2期，5～8。 5.王慶友，孫學(xué)珠，CCD應(yīng)用技術(shù)[M]，天津，天津大學(xué)出版社，1993年，99～118。