一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法，包括以下步骤：步骤1)、对图像进行边缘轮廓提取，计算沟槽特征参数；步骤2)、将获取的沟槽数目N与标准值N

【技术实现步骤摘要】
一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法
本专利技术涉及烟草行业中沟槽滤棒检测领域，更具体地说，是涉及一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法。
技术介绍
醋酸纤维沟槽滤棒是烟草行业目前较为常见的一种特殊异型滤棒，它由丝束、纤维素纸和成型纸组成。通过沟槽辊对纤维素纸进行挤压，在纤维素纸表面形成波浪形压纹，压纹与成型纸之间形成半圆形中空的沟槽孔。沟槽孔在物理形态上包含了深度、数目、面积比、宽度等特征参数。在抽吸过程中通过沟槽孔起到稀释烟气、降焦减害的作用。沟槽滤棒特征参数值过大，引入空气量增加，烟气中焦油含量偏小，参数值过小，引入空气量减少，烟气中焦油含量偏大，因此精准测量沟槽滤棒特征参数对于提高卷烟的焦油含量精准控制、降焦减害效果有重要的意义。目前国内在沟槽特征参数检测原理方面多采用董浩的醋纤沟槽滤棒特征参数测定方法，该方法计算复杂度低、效果明显，现有测量手段基于图像处理技术，对沟槽表面特征参数进行测量，在应用中发现存在因刀片切割瑕疵、纤维素纸位置漂移、丝束填充不均匀等原因导致存在无法识别非沟槽点的问题，会将非沟槽点当做沟槽进行测量和计算，从而对沟槽特征参数准确度有较大干扰，出现计算不准确的问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法，该方法对仪器检测后的特征参数数据进行后期处理，对奇异点数据进行定向筛除，以达到精准测量的目的。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法，包括以下步骤：步骤1)、对图像进行边缘轮廓提取，计算沟槽特征参数；步骤2)、将获取的沟槽数目N与标准值Nstandard进行对比，判断沟槽数目计算是否准确，若不准确，则对所有孔的深度、面积、底部宽度的数据进行层次聚类筛选；步骤2.1)、对X＝{x1,x2,x3…xn}进行欧氏距离计算，创建欧氏距离矩阵表，其中xi是单个孔的特征参数向量，xi＝{di,si,wi}，d是沟槽深度，即沟槽孔顶点到沟槽底部的垂直距离，s是沟槽面积比，即单个沟槽孔面积与整体沟槽面积的比值，w是沟槽孔的底部宽度，如图2所示，欧氏距离计算公式：欧氏距离矩阵表步骤2.2)、在建立好的欧氏距离矩阵表中找出距离最小的两个元素xi和xj合并成为类C(xi,xj)，用C(xi,xj)替代xi和xj，重新带入矩阵表，形成迭代计算矩阵表，按类间平均距离法计算空间距离，迭代上述方法直至所有元素聚为一类，生成谱系树，如图3所示；迭代计算矩阵表步骤2.3)、谱系树中数据点自下而上，逐层聚类，最终形成由C1和C2两大类组成完整的全集；C2类元素数量较少，计算出其元素数量|C2|，若|C2|等于N与Nstandard的差值，则此类元素均要筛除，若|C2|大于N与Nstandard的差值，则让C2中的每个元素依次与C1的重心点G计算空间距离，筛除其中空间距离最大、相似度最小的A个元素，A为N与Nstandard的差值。作为优选方案，所述类间平均距离的定义为类间所有元素间欧式距离的平均值，计算公式如下：其中|C1|，|C2|代表C1和C2的元素个数。作为优选方案，所述C1的重心点G的计算公式如下：与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术基于层次聚类分析法对图像处理得到的沟槽特征参数进行后期优化处理，对数据集进行有效分类，从分类中精准筛选出干扰数据，保证特征参数的准确性。从实际应用效果来看，该方法误检率低至0.7％，较改进前的误检率4.64％下降了84.84％，检测准确率高，具有较好的应用效果。在实际生产中，若对该方法的特征参数向量扩充分析因子，进行更高维度分析，将会进一步提高该方法的准确性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。图1为本专利技术的方法流程示意图；图2为本专利技术的沟槽滤棒特征参数标识图；图3为本专利技术的沟槽谱系树示意图；图4为本专利技术的实施例的沟槽滤棒原始采集图像；图5为本专利技术的实施例的沟槽样本谱系树示意图；图6为本专利技术的实施例的沟槽滤棒处理后的图像。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。此外，在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示的一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法，包括以下步骤：步骤1)、对图像进行边缘轮廓提取，计算沟槽特征参数；步骤2)、将获取的沟槽数目N与标准值Nstandard进行对比，判断沟槽数目计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1)、对图像进行边缘轮廓提取，计算沟槽特征参数；/n步骤2)、将获取的沟槽数目N与标准值N

【技术特征摘要】
1.一种基于层次聚类分析的沟槽特征参数处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、对图像进行边缘轮廓提取，计算沟槽特征参数；
步骤2)、将获取的沟槽数目N与标准值Nstandard进行对比，判断沟槽数目计算是否准确，若不准确，则对所有孔的深度、面积、底部宽度的数据进行层次聚类筛选；
步骤2.1)、对X＝{x1,x2,x3…xn}进行欧氏距离计算，创建欧氏距离矩阵表，其中xi是单个孔的特征参数向量，xi＝{di,si,wi}，d是沟槽深度，即沟槽孔顶点到沟槽底部的垂直距离，s是沟槽面积比，即单个沟槽孔面积与整体沟槽面积的比值，w是沟槽孔的底部宽度，欧氏距离计算公式：



步骤2.2)、在建立好的欧氏距离矩阵表中找出距离最小的两个元素xi和xj合并成为类C(xi,xj)，用C(xi,xj)替代xi和xj，重新带入矩阵表，形成迭代计算矩阵表，按类间平均距离法计算空间距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋韬，朱增旭，赵亮，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33