［摘要］介紹了彩色線陣CCD檢測技術(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)，詳細討論了白平衡調(diào)整、標準煙葉顏色提取、雜質(zhì)圖像識別等主要的圖像處理算法。模擬仿真實驗表明，系統(tǒng)能夠滿足實時性要求，剔除準確率達到98%以上。 ［關(guān)鍵詞］線陣CCD，顏色識別，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?；诰€陣CCD的煙葉雜質(zhì)剔除是一種在線實時檢測與剔除技術(shù)，它采用彩色線陣CCD攝像機拍攝傳送帶上的煙葉圖像，在計算機中通過對煙葉圖像和雜質(zhì)圖像的顏色特征的識別，分辨出煙葉中的雜質(zhì)，控制氣動閥剔除雜質(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)是一個光、機、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、圖像采集卡和工業(yè)計算機組成。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攝像機在此處拍攝煙葉的圖像，通過圖像采集卡傳送到計算機中進行處理。CCD攝像機的彩色為RGB三原色，每種顏色由8位數(shù)字量表示，每線像素有1024個，對應(yīng)傳送帶寬度為1.5米，因此CCD攝像機的顏色和空間的分辨率都很高。計算機將采集到的煙葉圖像的每個像素的顏色與預(yù)先設(shè)置的煙葉顏色范圍進行比較，即可識別出其中的雜質(zhì)。 　　電磁氣動剔除閥子系統(tǒng)由開關(guān)量I/O卡、驅(qū)動電路和128個高速電磁氣動閥組成。計算機檢測到雜質(zhì)的像素點后，轉(zhuǎn)換成電磁氣動閥的坐標，通過開關(guān)量I/O卡打開相應(yīng)的電磁氣動閥，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)出來的色彩便主要由它所處環(huán)境的光源所決定，即同一個物體如果環(huán)境光源發(fā)生變化它所表現(xiàn)出來的色彩也一定會發(fā)生變化，只不過是由于大腦的適應(yīng)性，人眼有時不能覺察而己。為了使彩色線陣CCD攝像機所拍攝到的圖像顏色不失真，在每次使用攝像機之前，或者光源色溫發(fā)生變化時，都要對攝像機進行白平衡調(diào)整。 當攝像機攝取一個標準白色的物體時，根據(jù)色度學(xué)原理，只有當三基色電信號相等時，才能在顯示器上再現(xiàn)標準白色。然而，實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、藍信號幅度不相等。這樣，彩色線陣CCD攝像機所拍攝到的圖像顏色會出現(xiàn)不白而偏向某種彩色的情況。因此在拍攝白色參照物時，以綠路輸出的視頻信號幅度作為基準，而控制紅路及藍路視頻可控增益放大器的放大倍數(shù)，使此時的紅、綠、藍三基色信號幅度相等，從而達到白平衡。 4 結(jié)束語 　　模擬仿真實驗表明，基于線陣CCD的煙葉雜質(zhì)剔除系統(tǒng)能夠有效識別煙葉中的麻繩、紙片、塑料等非金屬雜質(zhì)，準確率達到98%以上。從線陣CCD攝像機拍攝煙葉圖像并識別出其中的雜質(zhì)到打開氣動閥剔除雜質(zhì)，系統(tǒng)的響應(yīng)時間小于30毫秒，能夠滿足實時性的要求。整個系統(tǒng)具有很好的實用價值。 參考文獻： 1.王雪晶，彩色線陣CCD遙感圖像的校正[D]，長春，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所，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 在多通道顏色測量中的應(yīng)用研究[J]，浙江大學(xué)學(xué)報，1998年，第32卷第2期，176～182。 4.李長貴，劉敬海，林幼娜等，線陣CCD用于實時動態(tài)測量技術(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。