煙葉作為卷煙工業(yè)的核心原料，其品質(zhì)直接決定煙草產(chǎn)品的口感、香氣及安全性。傳統(tǒng)煙葉分選依賴人工目視和機(jī)械篩選，存在效率低、漏檢率高、成本大等問題。隨著高光譜成像技術(shù)的快速發(fā)展，其在煙葉分選中的應(yīng)用有煙葉除雜、煙葉霉變識(shí)別、煙葉煙梗識(shí)別區(qū)分、煙葉等級(jí)分選等。中達(dá)瑞和將從上述四個(gè)方面做光譜數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理分析、得出相應(yīng)的結(jié)論，系統(tǒng)闡述高光譜成像系統(tǒng)如何賦能煙葉分選全流程。

高光譜成像技術(shù)原理

高光譜成像（HSI）是一種結(jié)合光學(xué)成像與光譜分析的非接觸式檢測技術(shù)，通過在可見光至短波紅外（400-1700nm）波段內(nèi)連續(xù)采集目標(biāo)物的光譜-空間信息，形成"光譜-圖像"數(shù)據(jù)立方體。它的核心優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：

多維度信息融合：單像素可獲得上百個(gè)波長的光譜曲線，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)成分、物理特性及生物化學(xué)特性的精準(zhǔn)識(shí)別。

非接觸無損檢測：避免傳統(tǒng)化學(xué)分析對(duì)煙葉的破壞性操作。

高分辨率與高靈敏度：空間分辨率達(dá)0.1mm級(jí)，可識(shí)別微米級(jí)缺陷區(qū)域。

高光譜成像在煙葉分選中的關(guān)鍵應(yīng)用

1. 煙葉除雜（雜質(zhì)檢測）

應(yīng)用場景：

檢測混入煙葉中的石塊、塑料、金屬異物、昆蟲、機(jī)油等

識(shí)別未完全分離的煙梗、煙筋等非葉物質(zhì)

測試設(shè)備：

本次測試設(shè)備采用中達(dá)瑞和MAX-G800多光譜相機(jī)，光譜范圍400-1000nm，可選7條光譜通道，基于多通道光譜采集技術(shù)，可快速、精準(zhǔn)獲取工業(yè)檢測的光譜信息。

測試結(jié)果：

經(jīng)數(shù)據(jù)處理，光譜成像技術(shù)可以將煙葉與其他雜質(zhì)區(qū)分出來，從而賦能機(jī)器視覺做煙葉的除雜分選。

應(yīng)用價(jià)值：云南某煙草企業(yè)部署高光譜除雜系統(tǒng)后，雜質(zhì)剔除效率提升300%，人工抽檢率從5%降至0.5%。

2. 煙葉霉變檢測

測試目的：通過測試正常煙葉和潮濕煙葉、霉菌煙葉的光譜數(shù)據(jù)，分析它們差異和可分性。

測試設(shè)備

本次測試設(shè)備采用中達(dá)瑞和MAX-G800多光譜相機(jī)，光譜范圍400-1000nm，可選7條光譜通道，本次測試選用450nm，550nm，650nm，720nm，750nm，800nm，850nm共7個(gè)波段，基于多通道光譜采集技術(shù)，可快速、精準(zhǔn)獲取工業(yè)檢測的光譜信息。

測試環(huán)境

為保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測試在避光的暗室環(huán)境進(jìn)行，測試時(shí)使用高光譜設(shè)備專用光源進(jìn)行照明。

測試樣品

此次測試的樣本為3種不同狀態(tài)的煙葉（正常煙葉，潮濕煙葉和霉菌煙葉）。

測試結(jié)果

正常煙葉與潮濕煙葉從特征波段計(jì)算出的合成偽彩圖可看出因潮濕產(chǎn)生的綠霉，在圖像上有明顯顯示；

正常煙葉與霉菌煙葉從特征波段計(jì)算出的合成偽彩圖可看出正常煙葉與霉菌煙葉之間存在明顯差異。

價(jià)值體現(xiàn)：

防止霉變煙葉流入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少年均300萬元損失

保障煙葉倉儲(chǔ)安全，延長存儲(chǔ)周期15-20天

3. 煙葉品質(zhì)分級(jí)

測試目的：通過測試3種不同等級(jí)的煙葉，分析它們譜線的差異和可分性。

測試設(shè)備

本次測試設(shè)備采用中達(dá)瑞和臺(tái)式高光譜成像系統(tǒng)（搭載高光譜成像儀SHIS系列），采用了使用中達(dá)瑞和SHISN220進(jìn)行測試，400nm～1000nm，每隔5nm采集一次，總共121個(gè)波段。

測試環(huán)境

為保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測試最好在避光的暗室環(huán)境進(jìn)行，測試時(shí)僅使用中達(dá)瑞和高光譜設(shè)備配置光源進(jìn)行補(bǔ)光。

測試樣品

測試樣品：三種不同等級(jí)（等級(jí)A，B，C）的煙葉

測試結(jié)果

本次煙葉的譜線測試共測試了3個(gè)等級(jí)的煙葉，采集煙葉光譜數(shù)據(jù)超過110張，從采集數(shù)據(jù)分析和模型訓(xùn)練驗(yàn)證來看：

1.本次3種不同等級(jí)的煙葉之間的光譜曲線都存在差異；

2.通過光譜數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型可以做到區(qū)分目前3種煙葉的等級(jí)。

4.煙葉煙梗區(qū)分分選

測試目的：通過光譜曲線特性分別分辨出煙葉和煙梗

測試設(shè)備

本次測試設(shè)備采用中達(dá)瑞和臺(tái)式高光譜成像系統(tǒng)（搭載高光譜成像儀SHIS系列），使用兩種波段采集煙葉和煙梗的光譜數(shù)據(jù)：

1、近紅外波段，600nm～950nm，每隔10nm采集一次，總共36個(gè)波段。

2、短波紅外波段，970nm～1500nm，每隔10nm采集一次，總共54個(gè)波段。

測試環(huán)境

為保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測試最好在避光的暗室環(huán)境進(jìn)行，測試時(shí)僅使用中達(dá)瑞和高光譜設(shè)備配置光源進(jìn)行補(bǔ)光。

測試樣品

測試樣品是煙葉煙?；旌衔铮瑸闇y試方便，人工分揀出煙葉和煙梗。

測試結(jié)果

通過測試，使用970～1500nm的光譜曲線兩者的差異相對(duì)更明顯，通過算法可以更進(jìn)一步區(qū)分出煙梗和煙葉。

高光譜成像技術(shù)正在重塑煙葉分選的產(chǎn)業(yè)格局，其帶來的不僅是效率提升，更是質(zhì)量控制范式的革新。隨著算法優(yōu)化與硬件成本下降，該技術(shù)有望在3年內(nèi)成為煙草行業(yè)的標(biāo)配設(shè)備，助力中國煙草產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

審核編輯 黃宇