本發(fā)明涉及卷煙煙支檢測，具體地涉及一種煙支ct數(shù)據(jù)采集的方法、系統(tǒng)和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著煙草工業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量和性能的要求不斷提高，卷煙內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究成為影響卷煙產(chǎn)品改進(jìn)的重要因素。煙絲的排列方式、孔隙率以及表觀密度等關(guān)鍵特性直接影響卷煙的燃燒性能、煙氣釋放特性及吸阻。傳統(tǒng)檢測方法主要依賴于二維顯微成像或單一密度檢測技術(shù)，例如正乙烷法或微波tews法。然而，這些方法無法提供卷煙樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整三維信息，且難以滿足對煙支顯微結(jié)構(gòu)的高精度分析需求。

2、工業(yè)ct(計算機斷層掃描)技術(shù)憑借其非破壞性、高分辨率和三維可視化的優(yōu)勢，逐漸被應(yīng)用于煙草行業(yè)中，用于分析卷煙樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然而，傳統(tǒng)工業(yè)ct掃描技術(shù)在應(yīng)用于卷煙檢測時存在諸多挑戰(zhàn)：1、煙支樣品材質(zhì)的低密度特性容易導(dǎo)致對比度不足；2、x射線穿透時易產(chǎn)生偽影(如環(huán)狀偽影和射線硬化偽影)，影響圖像質(zhì)量；3、樣品固定與旋轉(zhuǎn)對齊的誤差可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集過程中的偏差；4、數(shù)據(jù)處理和存儲的效率難以滿足高精度分析需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例的目的是提供一種煙支ct數(shù)據(jù)采集的方法、系統(tǒng)和存儲介質(zhì)，以及解決工業(yè)ct技術(shù)應(yīng)用于卷煙檢測時面臨的對比度不足、偽影干擾、樣品固定誤差和數(shù)據(jù)處理存儲效率低等技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種煙支ct數(shù)據(jù)采集的方法，包括：

3、校準(zhǔn)ct成像系統(tǒng)的掃描參數(shù)；

4、獲取煙支樣品的全角度ct圖像；

5、計算所述全角度ct圖像的穿透率；

6、判斷所述穿透率是否在目標(biāo)范圍內(nèi)；

7、在判斷所述穿透率在目標(biāo)范圍內(nèi)的情況下，對所述全角度ct圖像進(jìn)行優(yōu)化處理；

8、在判斷穿透率不在目標(biāo)范圍內(nèi)的情況下，返回執(zhí)行校準(zhǔn)ct成像系統(tǒng)的掃描參數(shù)的步驟；

9、對優(yōu)化處理后的全角度ct圖像進(jìn)行歸一化處理并輸出。

10、可選地，校準(zhǔn)ct成像系統(tǒng)的掃描參數(shù)包括：

11、調(diào)整x射線源的電壓、電流及探測器位置；

12、設(shè)置光源與樣品距離sod參數(shù)和光源與探測器距離sdd參數(shù)。

13、可選地，計算所述全角度ct圖像的穿透率包括：

14、根據(jù)公式(1)計算穿透率，

15、

16、其中，t為穿透率，i為所述全角度ct圖像的最大灰度值，i0為背景區(qū)域最大灰度值。

17、可選地，對所述全角度ct圖像進(jìn)行優(yōu)化處理包括：

18、通過自動校準(zhǔn)算法確定煙支旋轉(zhuǎn)中心，確保所述全角度ct圖像對齊；

19、采用偽影校正算法對所述全角度ct圖像進(jìn)行消除誤差處理；

20、對所述全角度ct圖像進(jìn)行濾波處理。

21、可選地，通過自動校準(zhǔn)算法確定煙支旋轉(zhuǎn)中心，確保所述全角度ct圖像對齊包括：

22、獲取初始旋轉(zhuǎn)中心位置；

23、通過最大相關(guān)值法計算相鄰幀的相似性；

24、根據(jù)所述相似性，判斷旋轉(zhuǎn)中心是否存在偏移；

25、在判斷旋轉(zhuǎn)中心存在偏移的情況下，采用優(yōu)化算法修正偏差，返回執(zhí)行通過最大相關(guān)值法計算相鄰幀的相似性的步驟；

26、在判斷旋轉(zhuǎn)中心不存在偏移的情況下，完成校準(zhǔn)處理。

27、可選地，采用偽影校正算法對所述全角度ct圖像進(jìn)行消除誤差處理包括：

28、依次進(jìn)行散射偽影校正、環(huán)狀偽影校正和射線硬化偽影校正，其中，散射偽影校正包括：

29、根據(jù)公式(2)計算散射光強度，

30、

31、其中，s(x)為在位置x處估計的散射光強度，n為總采集的角度數(shù)，ii(x)為在第i個掃描角度下，位置x處的原始投影灰度值；

32、根據(jù)公式(3)校正投影數(shù)據(jù)，

33、i′i(x)＝ii(x)-s(x)，?(3)

34、其中，i′i(x)為散射偽影校正后的第i個掃描角度下位置x處的投影數(shù)據(jù)；

35、環(huán)狀偽影校正包括：

36、根據(jù)公式(4)校正投影數(shù)據(jù)，

37、

38、其中，i′(x)為環(huán)狀偽影校正后的投影數(shù)據(jù)，i(x)為位置x處的原始灰度值，p(x)為像素x的平均校正因子；

39、射線硬化偽影校正包括：

40、根據(jù)公式(5)校正投影數(shù)據(jù)，

41、icorr(x)＝ilow(x)+f(ihigh(x)-ilow(x))，(5)

42、其中，icorr(x)為射線硬化偽影校正后的投影數(shù)據(jù)，ilow(x)為低能投影，ihigh(x)為高能投影，f(·)為偽影補償模型，通過多項式擬合確定。

43、可選地，對所述全角度ct圖像進(jìn)行濾波處理包括：

44、根據(jù)公式(6)和公式(7)進(jìn)行高斯濾波處理，

45、

46、其中，i′(x,y)為高斯濾波后的灰度值，i(x,y)為原始圖像中坐標(biāo)(x,y)處的像素灰度值，g(i,j)為高斯核在偏移(i,j)處的權(quán)重值，k為高斯核窗口大小的一半，g(x,y)為高斯核函數(shù)，σ為高斯核的標(biāo)準(zhǔn)差。

47、可選地，對所述全角度ct圖像進(jìn)行濾波處理包括：

48、根據(jù)公式(8)至公式(11)進(jìn)行雙邊濾波處理，

49、

50、wp(x)＝∑y∈ωfs(||x-y||)·fr(|i(x)-i(y)|)，?(9)

51、

52、其中，i′(x)為雙邊濾波后像素x的灰度值，wp(x)為歸一化系數(shù)，i(x)為像素x的灰度初始值，i(y)為輸入圖像中領(lǐng)域像素y的灰度初始值，ω為以像素x為中心的領(lǐng)域窗口，fs(||x-y||)為空間權(quán)重函數(shù)，fr(|i(x)-i(y)|)為像素值相似度權(quán)重函數(shù)，σs控制空間權(quán)重的衰減速度，σr控制灰度權(quán)重的衰減速度。

53、另一方面，本發(fā)明還提供一種煙支ct數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

54、ct掃描模塊，包括高分辨率工業(yè)ct成像設(shè)備、x射線源、專用夾具；

55、自動校準(zhǔn)模塊，用于實時調(diào)整樣品旋轉(zhuǎn)中心以確保數(shù)據(jù)對齊；

56、偽影校正模塊，用于修正散射偽影、環(huán)狀偽影和射線硬化偽影；

57、頻域濾波模塊，用于濾波處理，以減少噪聲并增強邊緣特征；

58、數(shù)據(jù)存儲模塊，用于將歸一化處理后的ct切片圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；

59、處理器，與所述ct掃描模塊、自動校準(zhǔn)模塊、偽影校正模塊、頻域濾波模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊連接，所述處理器被配置成執(zhí)行如上述任一所述的采集方法。

60、再一方面，本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有指令，當(dāng)所述指令被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如上述任一所述的采集方法。

61、本發(fā)明的有益效果：

62、本發(fā)明實施方式通過對掃描參數(shù)的校準(zhǔn)優(yōu)化、偽影校正算法的應(yīng)用以及智能化數(shù)據(jù)處理手段，實現(xiàn)了煙支內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高精度、高效率的無損檢測。具體包括：在圖像質(zhì)量提升上，通過優(yōu)化掃描參數(shù)以及采用偏置掃描方式，顯著提高了掃描圖像的分辨率和對比度，使煙支內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像更加清晰，能夠更精準(zhǔn)地呈現(xiàn)煙絲、孔隙等細(xì)節(jié)。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面，應(yīng)用多種偽影校正算法和頻域濾波處理，有效減少了成像過程中的偽影干擾和噪聲，增強了邊緣特征，從而確保采集的數(shù)據(jù)能真實反映煙支內(nèi)部結(jié)構(gòu)。自動校準(zhǔn)算法確保了樣品旋轉(zhuǎn)中心的精確對齊，消除了樣品固定誤差對數(shù)據(jù)采集的影響，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在檢測效率提高上，設(shè)置掃描間隔并結(jié)合合適的采集幀率，能夠快速采集全角度ct圖像，同時系統(tǒng)支持高效數(shù)據(jù)存儲和全流程自動化操作，大大縮短了檢測時間，適用于大批量煙支樣品的快速檢測。

63、本發(fā)明的系統(tǒng)適應(yīng)性強，可根據(jù)煙支樣品的密度和厚度實時調(diào)整x射線曝光參數(shù)，且能通過調(diào)整濾波器參數(shù)適應(yīng)不同樣品的掃描需求，還可批量處理樣品并生成詳細(xì)分析報告，為煙草產(chǎn)品研發(fā)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和質(zhì)量控制提供了有力的技術(shù)支持，有力推動了煙草行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。

64、本發(fā)明實施例的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。