張曉東（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南新鄭 451191）

計(jì)算機(jī)視覺信息處理方法與茶葉分級(jí)檢測技術(shù)研究

張曉東
（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南新鄭 451191）

茶葉的質(zhì)量檢測是人們關(guān)心的問題，如今的檢測方式確實(shí)還有很多值得改進(jìn)的地方，介入了計(jì)算機(jī)視覺信息的處理方式，相信茶葉的質(zhì)量會(huì)得到進(jìn)一步把關(guān)?，F(xiàn)在就計(jì)算機(jī)視覺而言，建立相關(guān)茶葉的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，探討能夠反映茶葉質(zhì)量的參數(shù)，并在優(yōu)化處理方式的基礎(chǔ)上研發(fā)茶葉品質(zhì)的分級(jí)檢測技術(shù)。

計(jì)算機(jī)視覺；茶葉分級(jí)技術(shù)；信息處理

就茶葉的分級(jí)技術(shù)而言，需要同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺處理的方式來進(jìn)行研究探討。通過更新的處理方法，將茶葉的檢測方式從以往的單一性，走向更深層次的檢測，使得茶葉質(zhì)量更有保障。因?yàn)椴枞~的特性各有不同，就應(yīng)該尋找更有利于檢測的技術(shù)。通過茶葉分級(jí)的檢測研究，使得茶葉能夠更有價(jià)值。

1　計(jì)算機(jī)視覺處理方法

通過計(jì)算機(jī)將人類能夠感受到的客觀世界做出一定的反應(yīng)，這可以說就是計(jì)算機(jī)視覺。計(jì)算機(jī)視覺主要有兩種，一種是仿生視覺，另一種是工程視覺。仿生視覺主要通過模仿人的視覺，去研究其中的機(jī)理、功能。工程視覺主要是對(duì)人們視覺處理的一個(gè)過程，首先獲得信息的來源，之后計(jì)算機(jī)再進(jìn)行一定的處理以達(dá)到一定的視覺目的。

攝像裝置也就是用來成像的，將這些與計(jì)算機(jī)連接就構(gòu)成了一個(gè)視覺系統(tǒng)。以計(jì)算機(jī)視覺處理為一個(gè)基礎(chǔ)，去實(shí)現(xiàn)茶葉的檢測與分級(jí)。對(duì)于茶葉的檢測而言，將計(jì)算機(jī)視覺介入也就是提升其精準(zhǔn)性，每一步處理的過程都應(yīng)該要求精準(zhǔn)。

2　計(jì)算機(jī)視覺茶葉審評(píng)研究現(xiàn)狀

七十年代初計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)就開始嶄露頭角，之后就快速地被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。有關(guān)處理系統(tǒng)也有很多相關(guān)的研究，就拿機(jī)器視覺系統(tǒng)來說，這是一種利用計(jì)算機(jī)來對(duì)人類視覺進(jìn)行的一種反映，將測得的對(duì)象通過分析變成數(shù)字圖像，之后再模擬人類去對(duì)圖像進(jìn)行理解判斷，而后再對(duì)圖像進(jìn)行分級(jí)。

計(jì)算機(jī)輔助品質(zhì)檢測也是一種不錯(cuò)的檢測方式，能夠使得產(chǎn)品可以更加標(biāo)準(zhǔn)，這種處理方式非常的精準(zhǔn)，它對(duì)顏色和外形的要求也很高。茶葉可以通過計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，將茶葉進(jìn)行一定的分析。在計(jì)算機(jī)視覺的角度來說，茶葉中提取出來的特征也有很多，這些都關(guān)系到茶葉的狀況。

舉個(gè)例子來說，計(jì)算機(jī)視覺還可以改進(jìn)相關(guān)的模式，可以使它更好地去對(duì)顏色進(jìn)行一個(gè)模擬。經(jīng)過相關(guān)的研究可以得到結(jié)論，就是今年的新茶和隔年茶葉在顏色上確實(shí)存在著一定的差距，新茶的色調(diào)顯然是更綠的。而放的時(shí)間越久的茶色調(diào)就會(huì)越深。所以可以看出來，計(jì)算機(jī)視覺模擬在樣本穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，會(huì)與人類視覺有相一致的檢測結(jié)果。

2003年就已經(jīng)有了一種可以通過電腦對(duì)人眼觀察的顏色進(jìn)行一個(gè)真實(shí)的反映，去識(shí)別茶葉的顏色，可以將茶葉的顏色轉(zhuǎn)換為定量的表達(dá)。這是一種能很快測定實(shí)物并確定信息的S處理法，確實(shí)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。

通過計(jì)算機(jī)將圖像進(jìn)行一個(gè)檢測處理，對(duì)茶葉進(jìn)行更深入的研究。要將茶葉進(jìn)行更深入的研究，從其顏色、湯色等方面入手。可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器視覺對(duì)于現(xiàn)代來說確實(shí)擁有一定實(shí)用性，如何做到將人眼與機(jī)器相結(jié)合還需要人們更深入地研究，就比如相同的一種茶，使用了兩種不同的加工方式，一種是機(jī)器加工，另一種是人工加工。通過計(jì)算機(jī)視覺信息的提取和處理，對(duì)制作出來的樣品進(jìn)行檢測，根據(jù)相關(guān)的指標(biāo)將有用的信息進(jìn)行一個(gè)提取，分析之后就可以更直觀地對(duì)兩者的差異做出描述?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)視覺方面的探索將茶葉作一個(gè)更合理的檢測和質(zhì)量上的評(píng)估。

現(xiàn)在，通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)茶葉進(jìn)行分級(jí)的研究確實(shí)是非常少的，所以我們可以通過對(duì)茶葉的色澤以及外形的參數(shù)判斷，再利用計(jì)算機(jī)視覺方面的技術(shù)對(duì)茶葉進(jìn)行一個(gè)等級(jí)的評(píng)定，也可以替代人工分級(jí)，這樣可以使得分級(jí)結(jié)果更加客觀并且更準(zhǔn)確。

3　茶葉分級(jí)參數(shù)選擇

能夠決定茶葉品質(zhì)的因素有很多，比如茶葉的形狀或者是顏色，這些經(jīng)過計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的處理，可以得到比較有效的結(jié)果。如今茶葉對(duì)于人類的思考，也就是其檢測問題。不會(huì)耗費(fèi)過多的人力對(duì)茶葉進(jìn)行檢查，經(jīng)過計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)就可以將茶葉進(jìn)行參數(shù)的分析，對(duì)茶葉也是一種質(zhì)量上的檢測。

如今需要在研究中對(duì)干茶、濕茶還有茶湯進(jìn)行一個(gè)分析，在特征上面的呈現(xiàn)形式也是一種鑒別，茶葉形成的過程中化學(xué)成分也是有所影響的，這些都會(huì)體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的分析參數(shù)中。因?yàn)椴枞~等級(jí)的影響因素有很多，在這里主要從茶葉的特征著手，通過對(duì)干茶還有濕茶的分析，來具體到計(jì)算機(jī)視覺在茶葉檢測中的重要含義。

首先來說干茶，主要體現(xiàn)干茶品質(zhì)信息的是其形狀和顏色，在研究中對(duì)干茶的特征進(jìn)行分析。對(duì)于干茶而言有很多需要考慮的因素，比如茶葉外形的研究中，需要考慮的方向有很多，比如周長、平均幅寬、最大徑、短徑、面積、最多出現(xiàn)徑、長徑，這些參數(shù)都是需要認(rèn)真分析的要素，在這其中平均幅寬和面積這兩個(gè)特征的相關(guān)性是最大的，這些參數(shù)可以反映出茶葉的品質(zhì)程度，根據(jù)分析可以將茶葉的高低檔分析透徹。所以就可以將上面所說的這些參數(shù)作為反映茶葉外形品質(zhì)的重要決定因素。

就干茶茶葉的顏色來說，一般來說獲取的茶葉樣本形成的圖像都是彩色的，所以需要把原先圖像的顏色進(jìn)行一個(gè)轉(zhuǎn)換，也急速將RGB顏色轉(zhuǎn)為HSI顏色，這樣對(duì)反映茶葉樣本顏色來說是十分有利的。需要對(duì)茶葉顏色特征中的色度、飽和度、明度進(jìn)行一個(gè)研究分析。

再來看看濕茶，將原先的干茶進(jìn)行泡制之后，這時(shí)的茶就是濕茶?？梢哉f這個(gè)時(shí)候的濕茶茶底是可以反映出茶葉被采摘時(shí)的品質(zhì)的。對(duì)于濕茶的研究來說，有關(guān)的特征提取主要也是外形和顏色的提取，其需要提取的參數(shù)是與干茶一樣的，只是在鑒定的時(shí)候有所不同。

另外，茶葉還有一種形式需要研究，那就是茶湯。其實(shí)茶湯也就是茶在沖泡之后，將茶底過濾出來之后剩下的湯水。鑒定的時(shí)候，取適量的茶湯倒入燒杯中，之后放在載樣臺(tái)上，然后經(jīng)過數(shù)碼取像將茶湯圖像獲取。在對(duì)茶湯進(jìn)行鑒定的時(shí)候，可以說就是對(duì)其顏色的審評(píng)，所以說茶湯的主要特性就是其顏色信息。之后采用HSI顏色系統(tǒng)對(duì)茶湯特性進(jìn)行分析，主要將重點(diǎn)放在色度、飽和度、明度這三個(gè)參數(shù)上。

4　茶葉分級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)相關(guān)對(duì)象將程序設(shè)計(jì)思想如入進(jìn)去，將茶葉品質(zhì)的分級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)分析，按照軟件系統(tǒng)將整個(gè)流程進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠非常好地去分配數(shù)據(jù)庫。在對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，還有數(shù)據(jù)和軟件的結(jié)構(gòu)都可以通過Rational Rose這個(gè)工具，以類圖的形式呈現(xiàn)出來。Rational Rose可視化建模，主要是依據(jù)現(xiàn)實(shí)的一種思考方式。對(duì)于問題的了解，以及關(guān)系到的每一個(gè)客戶、專家、分析者的交流，甚至整個(gè)數(shù)據(jù)庫都是有用的。茶葉品質(zhì)的分級(jí)系統(tǒng)可以看為四個(gè)模塊，分別是：數(shù)據(jù)庫讀寫模塊、圖像預(yù)處理模塊、茶葉品質(zhì)鑒定模塊、數(shù)據(jù)圖表分析模塊。

現(xiàn)在來說，有關(guān)茶葉的鑒定一直存在著某些問題，在這里需要根據(jù)計(jì)算機(jī)的視覺研究將問題指向茶葉的鑒定中，使得能夠在茶葉的鑒定中擁有更好的突破或是發(fā)展。茶葉的分級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也是在計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)中得到發(fā)展，從茶葉的外形、顏色和一些參數(shù)對(duì)茶葉的質(zhì)量進(jìn)行分析鑒定。

從將茶葉的樣本獲取到圖像的形成，之后再是圖像的處理，人們通過對(duì)相關(guān)參數(shù)的研究分析，得到一些結(jié)論，就網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)茶葉的分級(jí)來說，可以研究出一些結(jié)論。

隨著對(duì)茶葉鑒定的不斷探索，按照計(jì)算機(jī)視覺檢測對(duì)相關(guān)樣本的需求來說，需要考慮將茶葉的獲取方式進(jìn)行一個(gè)更改，因?yàn)椴荒軆H憑原本單一的方式對(duì)茶葉的顏色和外形進(jìn)行獲得。研究和探討之后根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢，將茶葉的提取問題應(yīng)用于其中，將茶葉在干茶或是濕茶情況下的具體參數(shù)進(jìn)行一個(gè)合理的分析，能夠?qū)⒉枞~更好的通過計(jì)算機(jī)視覺信息呈現(xiàn)出獲取的圖像來。這樣要想了解茶葉的各種信息就更加準(zhǔn)確了，會(huì)擁有一系列更加完善的數(shù)據(jù)。

通過對(duì)茶葉的分析和研究，我們可以得知茶葉的相關(guān)特征和品質(zhì)問題。通過對(duì)茶葉的視覺還有感官的結(jié)合，可以分析得到一些參數(shù)，這些參數(shù)可以用來準(zhǔn)確的反映茶葉的特征還有相關(guān)的品質(zhì)。針對(duì)這些信息，都是通過對(duì)茶葉的外形和顏色的提取，對(duì)干茶、濕茶或是茶湯進(jìn)行分析得到的數(shù)據(jù)參數(shù)。為了更好的研究，我們應(yīng)該將化學(xué)特性與其它特性之間進(jìn)行一個(gè)結(jié)合，這樣更有利于對(duì)茶葉的信息有一個(gè)完善的鑒定。對(duì)于茶葉品種而言，這些參數(shù)是一個(gè)非常有利的研究證據(jù)。

如今計(jì)算機(jī)視覺的方法是茶葉分級(jí)方法中比較被大家認(rèn)可的方法，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，這樣的方法得到的效果是非常有效的。因?yàn)槠滂b定結(jié)果是比較穩(wěn)定的，其中的識(shí)別率也是非常高的。

對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)信息的管理來說，使用一種新的系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)，然后再跟數(shù)據(jù)庫連接起來，是非常有助于管理的。

5　結(jié)論

如今來看茶葉的鑒定檢測問題一直是一個(gè)很重要的問題，現(xiàn)在主要就是通過茶葉的外形和顏色進(jìn)行分析的。從這些參數(shù)中看到茶葉的真實(shí)品質(zhì)問題，確實(shí)有很多關(guān)系到茶葉質(zhì)量的判定。茶葉的品種要知道是非常多的，并且不同的茶葉都會(huì)有其不同的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。再加上出產(chǎn)地的不同，這也給對(duì)茶葉的鑒定帶來了一定的困難，若是要通過人工去進(jìn)行一個(gè)鑒定分析，那是一件非常難實(shí)現(xiàn)的問題。

所以就需要考慮使用計(jì)算機(jī)視覺的方法對(duì)茶葉進(jìn)行一個(gè)質(zhì)量上的鑒定，從相關(guān)的茶葉參數(shù)中去了解鑒定該茶葉的標(biāo)準(zhǔn)。將茶葉品質(zhì)通過計(jì)算機(jī)視覺來進(jìn)行分析，我們要對(duì)這一系統(tǒng)有信任感，要相信這一系統(tǒng)給人們帶來的有利之處。無論是對(duì)茶葉的圖像提取還是參數(shù)分析，計(jì)算機(jī)的視覺信息的處理方式都會(huì)給人們一個(gè)合理的交代。

［1］嚴(yán)俊，林剛，葉付剛等.測色技術(shù)在工夫紅茶品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，1997（6）：24-26.

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2015年河南省教育廳高校重點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：15A520065

張曉東（1981-），男，安徽臨泉，研究生，講師，研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)信息處理。