李　蔚（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南新鄭451191）

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計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)測(cè)定茶鮮葉色澤及其萎凋程度的方法研究

李蔚
（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南新鄭451191）

摘要：計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)主要用于茶鮮葉色澤變化和萎凋程度變化的測(cè)定。本文著重對(duì)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的量化方式進(jìn)行了探究，并在此基礎(chǔ)上提出在線監(jiān)測(cè)萎凋程度的注意事項(xiàng)。通過(guò)一系列的研究，我們不難發(fā)現(xiàn)R色澤參數(shù)和G色澤參數(shù)能夠有效反映茶鮮葉的萎凋變化。在茶鮮葉的萎凋過(guò)程中，R色澤參數(shù)的變化程度更高。R色澤參數(shù)作為判斷萎凋程度的指標(biāo)更為合理。本文所提供的方式對(duì)各種茶葉的加工過(guò)程均能夠提供一定的幫助，同時(shí)也為茶葉萎凋程度的在線監(jiān)測(cè)提供了相應(yīng)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)；茶鮮葉；色澤；萎凋程度

傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)工作效率較低，而某些還停留在人們五官視角評(píng)定上，在某種意義上阻礙了農(nóng)業(yè)科研的發(fā)展。計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)可以有效提高監(jiān)測(cè)工作的效率，有利于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，并確保農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)。以往人們通常會(huì)運(yùn)用揀梗工序來(lái)處理與茶葉相關(guān)的視覺(jué)圖像。除此之外，其他計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)并未應(yīng)用到茶葉的加工領(lǐng)域。茶鮮葉的色澤變化是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)則能夠精確地處理茶鮮葉的色澤參數(shù)，并對(duì)鮮葉萎凋程度進(jìn)行實(shí)施測(cè)定，從而為后續(xù)的制茶過(guò)程提供有效的參考方案，確保茶葉品質(zhì)符合要求。通過(guò)使用Adobe PhotoShop CS6軟件，我們發(fā)現(xiàn)了量化鮮葉色澤的處理方式，有利于茶鮮葉色澤參數(shù)和含水量參數(shù)的測(cè)定，從而為茶鮮葉萎凋程度的在線監(jiān)測(cè)提供有效的參考依據(jù)。

1　測(cè)驗(yàn)所需材料和設(shè)備

茶園剛采摘的茶鮮葉，有利于第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，從而確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一臺(tái)尼康CoolpixP3型號(hào)的數(shù)碼相機(jī)，其具備810萬(wàn)像素，同時(shí)配備著35mm格式的變焦尼克爾鏡頭。安裝Adobe PhotoShop CS6軟件的電子計(jì)算機(jī)，PhotoShop CS6是一款圖形圖像處理軟件，可以用來(lái)掃描、編輯和制作圖像，可以有效處理數(shù)碼相機(jī)拍攝的茶鮮葉照片。當(dāng)然，工作人員還需要配備內(nèi)部光源的暗箱。

2　茶鮮葉色澤參數(shù)的測(cè)定

2.1茶鮮葉圖像的采集

將茶鮮葉均勻撒于暗箱中，并確保茶鮮葉之間相互分開(kāi)。將暗箱內(nèi)的燈打開(kāi)，然后在暗箱觀測(cè)孔上放置810萬(wàn)像素的相機(jī)，并將數(shù)碼相機(jī)設(shè)置為近拍方式，同時(shí)將相機(jī)的閃光燈關(guān)掉。使用數(shù)碼相機(jī)迅速讀取茶鮮葉的圖像，然后將這些圖像傳入到計(jì)算機(jī)中。

2.2茶鮮葉圖像的處理

在電腦中選中圖片，右鍵使用PhotoShop CS6軟件打開(kāi)該圖，然后選中圖片中茶鮮葉輪廓部分，并使用模糊平均命令進(jìn)行設(shè)置，從而使像素參數(shù)值達(dá)到平均化的效果。當(dāng)然，窗口內(nèi)的RGB值需要加以讀取。RGB顏色系統(tǒng)是在紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三原色的基礎(chǔ)上得以建立的，并且也與CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)相吻合。RGB顏色系統(tǒng)得到了較為普遍的使用，我們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)顯示器和數(shù)碼相機(jī)時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一事實(shí)。而就其實(shí)用性來(lái)看，RGB顏色系統(tǒng)可以克服光照變化影響的優(yōu)點(diǎn)更是得到了科學(xué)家的證實(shí)。當(dāng)然，Lab色系參數(shù)也需要在圖像處理過(guò)程中進(jìn)行讀取。原因在于，Lab色系不僅得到了國(guó)際照明委員會(huì)的推薦，同時(shí)還憑借著自身在顏色空間上的均勻化成為和人類視覺(jué)最契合的色系。除此之外，HSB值的讀取也不容忽視，其中H代表hues（色相），S則是saturation（飽和度），而B(niǎo)表示brightness（亮度）。HSB值源自RGB色彩空間。

2.3圖片背景色的篩選

由于茶鮮葉是觀察和測(cè)定的物體，所以技術(shù)人員在使用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)時(shí)應(yīng)該將茶鮮葉從背景中剔選出來(lái)。這一過(guò)程十分重要，它關(guān)系到后續(xù)的信息提取。為了確保茶鮮葉能夠完整地被分割出來(lái)，工作人員需要確保鮮葉輪廓選取的準(zhǔn)確性。當(dāng)然，在選取茶鮮葉輪廓的過(guò)程中，圖像中的陰影會(huì)給選取工作造成一定的干擾。所以，圖像中的背景色應(yīng)該盡量與茶鮮葉色澤具有較大的對(duì)比度和色澤反差，從而使得茶鮮葉的輪廓能夠在特定容差值下得到自動(dòng)選取。當(dāng)然，如果需要選取相似顏色的背景，則可以選用魔術(shù)棒工具點(diǎn)擊圖像中的某個(gè)點(diǎn)，這時(shí)與改點(diǎn)顏色相似的區(qū)域就會(huì)被自動(dòng)選中。當(dāng)然，容差值可以有效地控制所選顏色的誤差范圍。要是容差值越大，那么所選中的背景范圍就會(huì)越大，反之背景范圍就會(huì)越小。根據(jù)這一原理，我們不難發(fā)現(xiàn)設(shè)置不當(dāng)?shù)娜莶钪禃?huì)影響到圖像中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。工作人員在選擇茶鮮葉區(qū)域時(shí)，一般會(huì)用魔術(shù)棒去掉背景區(qū)域。如果容差值太大，或者背景色在選取上存在不合理之處，茶鮮葉中的某一部分也會(huì)隨之消失；相反，如果容差值太小，那么圖像中的陰影部分就會(huì)被圖像處理軟件自動(dòng)選中，從而影響到圖像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這兩種情況均會(huì)給測(cè)定過(guò)程帶來(lái)不好的結(jié)果。所以工作人員應(yīng)該首先選中茶鮮葉區(qū)域，然后增大容差值，使數(shù)據(jù)免受途中陰影的影響。容差值一般設(shè)置為32，工作人員不妨提高容差值的大小并觀察圖像中背景區(qū)域的變化。事實(shí)證明，對(duì)于白色背景的圖片或者藍(lán)色背景的圖片，容差值設(shè)置為150時(shí)，茶鮮葉的具體輪廓就能夠有效地選取出來(lái)。

3　茶鮮葉萎凋變化的測(cè)定

茶鮮葉從茶樹(shù)上采摘下來(lái)之后，它的理化性狀會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化。綠茶在采摘之后，需要適度攤晾，這樣有助于茶鮮葉品質(zhì)的提高。相比之下，紅茶和白茶等茶類的茶鮮葉在采摘之后應(yīng)該進(jìn)行萎凋加工。隨著攤晾時(shí)間的改變，茶葉中的含水量以及其他物質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化，其外觀色澤也會(huì)從嫩綠變成暗綠。以往，在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)還未得到普遍使用的時(shí)候，茶葉的萎凋過(guò)程通常是工作人員加以記錄，這事會(huì)使觀測(cè)結(jié)果出現(xiàn)一些誤差。相比之下，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)則能夠自動(dòng)記錄茶鮮葉攤放時(shí)間和萎凋變化過(guò)程，這對(duì)萎凋程度測(cè)定有著較大的幫助，同時(shí)也有利于為以后的茶鮮葉萎凋測(cè)定提供有效的參考。

在采摘茶鮮葉之后，需要將其薄攤于溫室內(nèi)大約20小時(shí)，并針對(duì)茶鮮葉的色澤參數(shù)和含水量參數(shù)加以測(cè)定和記錄。根據(jù)所記錄的結(jié)果，我們不難發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的變化，鮮葉萎凋程度也越來(lái)越大，而茶鮮葉的R（紅）色澤參數(shù)和G（綠）色澤參數(shù)也隨著出現(xiàn)下降狀況。Lab色系參數(shù)在茶鮮葉的萎凋過(guò)程中呈現(xiàn)出不太明顯的下降狀況。對(duì)于HSB值而言，H（色相）色澤參數(shù)在起初6小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，之后逐漸趨于一致；B（亮度）參數(shù)在茶鮮葉的萎凋過(guò)程中呈現(xiàn)出不太明顯的下降狀況。由于B（藍(lán)）色澤參數(shù)和S（飽和度）色澤參數(shù)對(duì)于萎凋程度變化的測(cè)定過(guò)程沒(méi)有影響，所以不予記錄。

通常情況下，茶鮮葉中的水分被作為萎凋變化程度的基本指標(biāo)，這也就是說(shuō)，茶鮮葉含水量變化對(duì)茶鮮葉色澤有著較大的影響。通過(guò)觀察，含水量變化對(duì)于G（綠）色澤參數(shù)有著較為明顯的影響，這主要也反映在茶鮮葉色澤從鮮綠變成暗綠的萎凋過(guò)程。當(dāng)然，僅憑G（綠）色澤參數(shù)的數(shù)值，還不足以判斷茶葉已經(jīng)達(dá)到加工要求，工作人員需要利用計(jì)算機(jī)搜集更多的色澤參數(shù)值，從而有效地進(jìn)行判斷。和G（綠）色澤參數(shù)相比，R（紅）色澤參數(shù)在茶葉萎凋過(guò)程中有著更大的變化，R色澤參數(shù)的極差是G值2倍，同時(shí)R色澤參數(shù)和含水量之間的相關(guān)系數(shù)較高。所以，綜合以上因素，R色澤參數(shù)作為判斷萎凋程度的指標(biāo)更為合理。

4　討　論

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)是當(dāng)今茶葉加工中所不可或缺的技術(shù)，對(duì)于茶葉的加工來(lái)講有著十分重要的意義。當(dāng)然，人們?cè)诶糜?jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)時(shí)仍然存在一定的誤區(qū)。計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)主要用于茶鮮葉色澤變化和萎凋程度變化的測(cè)定過(guò)程，本文著重對(duì)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的量化方式進(jìn)行了探究，并在此基礎(chǔ)上提出在線監(jiān)測(cè)萎凋程度的注意事項(xiàng)。由于茶葉品種較為繁多，每一種茶葉都有著特定的加工方式，比如綠茶通常采用殺青的方式進(jìn)行加工，而紅茶采用發(fā)酵的方式加工。本文所提供的方式對(duì)各種茶葉的加工過(guò)程均能夠提供一定的幫助，同時(shí)也為茶葉萎凋程度的在線監(jiān)測(cè)提供了參考依據(jù)。計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的一種，除此之外，很多自動(dòng)采收設(shè)備事實(shí)上也是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的原理進(jìn)行采摘的，采收設(shè)備需要對(duì)經(jīng)濟(jì)作物和背景的色澤加以分析，才能夠有效地進(jìn)行采收。收獲物和背景之間有著明顯的色澤差異，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)能夠有效地分析未采摘茶葉和以往的老葉之間的區(qū)別，并將其傳送入自動(dòng)采收裝置中，從而使自動(dòng)采收裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采收。當(dāng)然，這只是初步的設(shè)想，自動(dòng)采茶裝置的實(shí)現(xiàn)還需要進(jìn)一步研究。

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作者簡(jiǎn)介：李蔚（1970-），女，河南輝縣人，本科，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)圖形圖像處理。