烟草在加工过程中不可避免地会混入麻绳、木屑、泡沫、纸片、羽毛、塑料、橡胶、金属、石块，或产生霉变烟叶和梗签等多种杂物，这些杂物与烟草有着本质上的区别或差异，若不能将其精准去除，将对卷烟制造过程和卷烟产品分别产生极大的安全和质量隐患，并严重影响卷烟制造商及其品牌口碑。

一、杂物类别和除杂标准

01

杂物类别

一类杂物：金属、羽毛、塑料等

二类杂物：纸、石头、麻绳、玻璃等

三类杂物：非烟叶叶子、种子、竹签、杂草等

02

除杂标准

一类杂物含量：≤0%

二、三类杂物含量：≤0.00665%

二、传统除杂方式

主要包括风力除杂、光电除杂、磁力除杂和人工挑选除杂，其中风力除杂、光电除杂、磁力除杂均是针对杂物的特定属性差异进行有针对性的识别并剔除，如比重的差异、颜色的差异和磁性的差异，因此一种除杂方式只能识别和剔除某一类杂物，类别受限，容易存在漏检。人工除杂可以识别绝大部分非烟物质杂物，但人眼容易疲劳且工作效率较低。

为解决上述需求及痛点，本文主要通过光谱成像技术与设备来区分烟叶和非烟杂物，利用烟叶和非烟杂物的光谱特征差异，实现对两者的高效精准识别。

三、高光谱成像烟叶除杂

高光谱成像技术，是图像与光谱技术相结合的三维信息获取技术，具有图谱合一、检测速度快的特点。利用光谱信息技术，非烟杂物与烟叶在相同光学环境下会形成独有光谱，基于烟叶和杂物两者物质的光谱特征差异，判别出各类非烟杂物，完成烟叶与杂物的分类与剔除。

光谱成像技术烟叶除杂原理

烟叶除杂可行性验证

验证设备：推扫式短波红外高光谱相机（光谱范围：900-1700nm），是一款拥有超高光谱分辨率和图像分辨率的推扫成像高光谱相机，可广泛应用于挂载、便携、室内等应用场景。 该相机基于推扫式高光谱成像原理，覆盖短波红外（900-1700nm）光谱范围，光谱分辨率可达3nm，具备超高成像速度、高灵敏度和优越的信噪比，可按需快速、精准获取目标物的空间图像信息和光谱信息，利用目标物不同部位或成分的光谱特征，进行无损、无接触、快速高效的精准获取、发现识别、分类筛选和分析应用，广泛应用于智能分选、材料分析、颜色测量等领域。

推扫式高光谱相机VIX-S270

验证方法：将烟叶切碎成烟丝，把杂物（塑料）混合到烟丝中，模拟真实烟叶杂物判别场景，使用短波红外高光谱相机进行数据采集分析，可看到烟叶和塑料杂质存在明显差异。

验证过程：

1、在烟丝里放入一些塑料杂物

2、对混有塑料杂物的烟丝进行光谱数据采集，采集范围：920nm～1700nm

3、选取1100nm、1200nm、1400nm三个特征波段光谱数据（如图1）

图1:三波段光谱图

烟丝和非烟杂物（塑料）光谱曲线图

两者存在明显差异

4、对所选取的三个波段光谱数据进行合成伪彩图，分析处理后塑料可明显识别（图2）

图2:光谱分析伪彩图

验证结论：用短波红外高光谱相机替代传统风选、磁选等方式，利用光谱视觉波段看得宽，物质特征波段抓得准的特性，采集烟叶和非烟杂质的光谱数据，基于烟叶和杂质两者物质独有的光谱特征差异，结合定标模型匹配算法，可实现烟叶和非烟杂物的精准识别。