高光譜相機(jī)賦能煙葉分選：精準(zhǔn)、高效與智能化的新突破

煙草產(chǎn)業(yè)作為中國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)支柱，煙葉分選的質(zhì)量與效率直接影響行業(yè)效益。傳統(tǒng)人工分選存在效率低、主觀性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一等問(wèn)題，而機(jī)器視覺(jué)技術(shù)受限于可見(jiàn)光波段，難以捕捉煙葉深層特征。深圳中達(dá)瑞和科技有限公司推出的高光譜相機(jī)解決方案，通過(guò)融合光譜成像與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煙葉分級(jí)準(zhǔn)確率超86%、檢測(cè)效率達(dá)42片/秒的突破，為煙草行業(yè)提供了高效、精準(zhǔn)、可定制化的智能化分選新路徑。

一、行業(yè)痛點(diǎn)與需求分析

中國(guó)煙草行業(yè)規(guī)模龐大，2020年卷煙產(chǎn)量達(dá)2.39萬(wàn)億支，煙葉種植覆蓋20余省，其中云、貴、川、湘為生產(chǎn)大省。以云南煙葉為例，單煙葉平均質(zhì)量10.24g，收煙站日均需處理約42片/秒的檢測(cè)任務(wù)，且要求分級(jí)準(zhǔn)確率≥80%。傳統(tǒng)人工分選效率低、易疲勞，而普通機(jī)器視覺(jué)僅依賴可見(jiàn)光成像，無(wú)法識(shí)別煙葉的致密度、含油含水率等關(guān)鍵特性，導(dǎo)致漏檢、誤檢率高。行業(yè)急需一種兼具高效率與高精度的智能化分選技術(shù)。

二、高光譜成像技術(shù)原理：從“可見(jiàn)”到“可識(shí)”

高光譜相機(jī)通過(guò)采集目標(biāo)物體在400-1000nm波段的連續(xù)光譜數(shù)據(jù)，生成包含空間與光譜信息的“數(shù)據(jù)立方體”。不同等級(jí)煙葉因成分、結(jié)構(gòu)差異，在特定波段呈現(xiàn)吸收/反射特征（如一級(jí)煙葉與二級(jí)煙葉的光譜曲線差異），形成“光譜指紋”。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可對(duì)煙葉的等級(jí)、含水量、油分等進(jìn)行定量分析，突破傳統(tǒng)視覺(jué)的局限性。

技術(shù)核心優(yōu)勢(shì)：

多維特征捕捉：除顏色、形狀外，可檢測(cè)致密度、化學(xué)成分等隱性指標(biāo)；

高準(zhǔn)確率識(shí)別：基于標(biāo)注數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型，分級(jí)準(zhǔn)確率超86%，其中三級(jí)煙葉識(shí)別率高達(dá)95%；

非接觸無(wú)損檢測(cè)：避免物理?yè)p傷，適用于高附加值煙葉分選。

三、煙葉分選解決方案：從數(shù)據(jù)采集到智能分選

中達(dá)瑞和的光譜成像分選系統(tǒng)包含三大環(huán)節(jié)：

1. 數(shù)據(jù)采集與標(biāo)注，使用推掃式高光譜相機(jī)（如VIX-N110）采集不同等級(jí)煙葉的光譜數(shù)據(jù)，覆蓋400-1000nm波段，分辨率達(dá)2nm；

2.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，建立分級(jí)模型的“訓(xùn)練集”。

3.模型訓(xùn)練與驗(yàn)證，基于深度學(xué)習(xí)算法，分析光譜曲線差異，生成分級(jí)模型；通過(guò)交叉驗(yàn)證確保模型泛化能力，測(cè)試顯示各等級(jí)準(zhǔn)確率穩(wěn)定在76%-95%。

4.在線分選與自動(dòng)化控制

工業(yè)級(jí)光譜相機(jī)（如MAX-G800）實(shí)時(shí)采集流水線上的煙葉光譜信息，傳輸至工控機(jī)；

模型匹配后輸出分級(jí)信號(hào)，控制傳送帶將煙葉自動(dòng)分選至對(duì)應(yīng)等級(jí)區(qū)域。

典型應(yīng)用場(chǎng)景：

半自動(dòng)分揀臺(tái)：人工上料后，相機(jī)實(shí)時(shí)顯示分級(jí)結(jié)果，輔助人工分類；

全自動(dòng)分選機(jī)：集成于商煙采購(gòu)線，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化高速分選。

四、核心產(chǎn)品：MAX-G800與VIX-N110的協(xié)同應(yīng)用

MAX-G800視頻光譜相機(jī)

定位：工業(yè)批量部署，適配自動(dòng)化產(chǎn)線；

參數(shù)：7+RGB多光譜波段、1440×1080分辨率、20幀/秒采集速度，支持USB/網(wǎng)口數(shù)據(jù)傳輸；

優(yōu)勢(shì)：可掛載于分選線，實(shí)時(shí)傳輸光譜數(shù)據(jù)至PLC執(zhí)行分選指令。

VIX-N110推掃式高光譜相機(jī)

定位：精細(xì)化建模與分析，適用于實(shí)驗(yàn)室或樣品中心；

參數(shù)：600個(gè)光譜通道、165fps幀率、2nm光譜分辨率，支持USB3.0即插即用；

優(yōu)勢(shì)：為分級(jí)模型提供高精度數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，助力算法優(yōu)化。

五、方案優(yōu)勢(shì)：效率、精度與成本的平衡

效率提升：全動(dòng)作周期僅300ms，滿足1.5m/s皮帶線速度，檢測(cè)效率超42片/秒；

精準(zhǔn)分級(jí)：準(zhǔn)確率超86%，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)（通常＜70%）；

靈活定制：支持半自動(dòng)、全自動(dòng)多場(chǎng)景部署，可擴(kuò)展GPS、WIFI等模塊；

高性價(jià)比：設(shè)備成本與傳統(tǒng)CCD相機(jī)相當(dāng)，但分選效益提升數(shù)倍。

六、應(yīng)用價(jià)值與行業(yè)影響

高光譜相機(jī)的應(yīng)用推動(dòng)煙葉分選從“經(jīng)驗(yàn)判斷”邁向“數(shù)據(jù)決策”：

標(biāo)準(zhǔn)化：消除人工分選的主觀性，統(tǒng)一全國(guó)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

降本增效：減少人力依賴，降低誤檢導(dǎo)致的資源浪費(fèi)；

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：積累的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)可反哺種植端，優(yōu)化煙葉品種與栽培策略。

深圳中達(dá)瑞和的高光譜相機(jī)解決方案，通過(guò)“光譜指紋”技術(shù)與智能化算法，解決了煙葉分選的效率與精度雙重難題。隨著技術(shù)迭代與成本優(yōu)化，高光譜成像有望成為煙草行業(yè)智能化升級(jí)的標(biāo)配。