崔麗梅，龍　勇（.曲靖師范學院；.云南能源職業(yè)技術(shù)學院，云南 曲靖 65500）

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使用計算機技術(shù)和設(shè)施鑒定茶葉品質(zhì)的應(yīng)用思路分析

崔麗梅1，龍勇2
（1.曲靖師范學院；2.云南能源職業(yè)技術(shù)學院，云南 曲靖 655001）

摘要：本文將在使用計算機技術(shù)與設(shè)施，采用L處理方法、計算機量化、圖像處理等方式來進行對茶鮮葉的色堅定，與研究茶葉在加工過程中色澤的變化，茶鮮葉色澤及其嫩度，讀取茶色澤參數(shù)進行茶葉識別等方面針對茶葉的品種，加工，品質(zhì)等方面的應(yīng)用進行思路分析。

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；設(shè)施；茶葉品質(zhì)；應(yīng)用思路分析

崔麗梅（1980-），女，云南宣威人，研究生學歷，講師，研究方向：科學管理與工程。

龍勇（1977-），男，云南宣威人，碩士研究生，講師，研究方向：計算機系統(tǒng)、軟件工程及電子技術(shù)。

近些年來，隨著計算機技術(shù)的不斷提高，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，進行學術(shù)研究的手段及方法也日趨多樣化，通過網(wǎng)絡(luò)進行學術(shù)交流，發(fā)表學術(shù)論文已經(jīng)不再是個新奇的事件。近些年來，學者將學術(shù)研究與計算機技術(shù)很好的結(jié)合起來，進一步推動了各方面科技的發(fā)展。計算機技術(shù)對茶葉的鑒定與品質(zhì)研究，起到了十分關(guān)鍵的作用。

1　計算機視覺技術(shù)

首先，使用數(shù)碼相機或相應(yīng)設(shè)備獲取所需要的茶葉圖像，隨后對圖像進行合適的預處理，先對圖像采用增強，隨后提取出我們所需要的圖像、形狀特征。最后經(jīng)過對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行分類匯總，這樣才基本可以結(jié)束對茶葉品質(zhì)的鑒定。

茶葉品質(zhì)好與壞的取決條件，其中之一就是茶葉形狀的參數(shù)。它同時也是用來鑒別茶葉品質(zhì)的重要指標之一。有的茶葉的形狀比較緊結(jié)，而有的茶葉相對比較松散。顏色是另一個對產(chǎn)業(yè)品質(zhì)有重大影響的因素。通常通過對炒干后茶葉的顏色、葉面底部的顏色和茶湯的顏色這三個元素的評判作為判斷茶葉顏色相應(yīng)的標準。

利用數(shù)碼相機獲得干茶和茶湯是茶葉圖像采集系統(tǒng)工具的大致工作模式。在干茶圖像的獲取過程中，需要將茶葉鋪開平放在用來照相的托盤上，并且不能使茶葉有重疊部分。獲取茶湯圖像的使用方法如下：精確地稱取3g茶葉樣本，以1：50的比例用沸水進行茶水的泡制，靜候5分鐘后將茶湯倒入國家標準的綠茶專用審評碗中，并立即進行拍照。獲取圖像后，首先我們需要進行圖像去噪。噪聲源會對圖像信息在采集過程造成一定程度上的干擾，比如電信號轉(zhuǎn)換過程中圖像采集設(shè)備的靈敏度的不均勻，量化噪聲在數(shù)字轉(zhuǎn)化過程中以及傳輸過程中對信道造成的誤差等。這些干擾會在以后的分割圖像，檢測圖像的邊緣，對于圖像進行分析和判斷等方面產(chǎn)生不良的影響。當前，通常用平滑法和中值濾波法來處理圖像的噪聲問題。一般情況下中值濾波定義為：

Yi，j=MedianXi，j=Median［Xi+m，j+n；（m.n）∈W］

第二步則需要進行圖像增強。當前主要有兩類增強技術(shù)：其一：對所需的空間域的圖像及顏色進行增強。常用的方法有混合圖像的直方圖，增強圖像的灰度，對圖像進一步銳化等一系列方法；2對頻率域進行增強的技術(shù)，頻域去噪的代表方法有數(shù)字濾波器，同態(tài)濾波，小波分析等。利用直方圖或者利用小波分析的時頻提取其局部化特征的技術(shù)是當前較為常用的技術(shù)手段。

對干茶顏色進行參數(shù)提取，則是第三步。我們知道，對于同一種類不同等級的茶葉，沖泡出來的茶湯的顏色差異會比較小，可以采用通過茶葉顏色的R，G，B三分量表示出來的方法。事先，通過數(shù)碼相機獲取到相應(yīng)的茶葉圖像。但是根據(jù)近些年來的一些研究表明，R，G，B分量及后續(xù)處理的方法在識別茶葉的過程中，只能識別一般的茶葉中的黃片，如果想要區(qū)分茶葉種類和品質(zhì)，這往往是件很難的事。因此，我們通常不采用RGB作為對圖像參數(shù)進行直接識別的方法。而采用選擇用HSI來進行對顏色特征參數(shù)選擇的表達。此外，HSI有利于研究中心更好地對對茶葉的不同色度，飽和度等方面進行分析和研究。并且在處理的相關(guān)方面，HSI技術(shù)還能夠明顯提高處理的速度，使研究能夠提供更適宜茶葉的環(huán)境來進行檢測。

另外，茶葉的形狀也是茶葉品質(zhì)檢測的一個重要依據(jù)，通過對用相機獲得的茶葉的圖像進行去噪以及增強效果等一系列技術(shù)手段后，如果想要獲得更好的圖像的形狀參數(shù)，則要對圖像進行二值化操作，即使圖像中通過技術(shù)手段改成只有黑白兩種顏色。從而從白色背景中提取出黑色輪廓，從而從中獲得我們想要的茶葉形狀特征值。

茶湯就是將沖泡的茶葉濾除渣滓后的湯水，即生活中我們常說的茶水。取一定量的茶水于燒杯中，置于托盤上，放于照明室中。得到符合要求的茶湯的相關(guān)圖像（使用數(shù)碼相機）該研究中我們?nèi)耘f使用HSI顏色系統(tǒng)來表示茶湯的一系列特性。

2　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠達到所需要的誤差范圍內(nèi)運用相關(guān)算法完成的目標的關(guān)聯(lián)的多層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。BP模型通常只包含數(shù)據(jù)流的兩個過程，即正向和反向的傳播過程。正向傳播的傳播方向是：從輸入相關(guān)內(nèi)容層到隱含相關(guān)內(nèi)容層再到輸出相關(guān)內(nèi)容層，此處要注意：每個下層神經(jīng)元都僅僅能夠被上一層神經(jīng)元影響到。如果實驗結(jié)果實際輸出的值和我們所期望的輸出的值中間的誤差太大，則該BP系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)入反向傳播相應(yīng)信息的過程，即沿著原來的鏈接通路原路返回，通過反復的正向傳播和反向傳播來修改隔層神經(jīng)元的權(quán)值，對輸入層的傳播的相關(guān)內(nèi)容進行一級級地計算，然后通過再次的正向傳播和反向傳播，這樣一來，這兩個過程的反復進行會達到使誤差值最小的效果。當誤差能夠降低到我們所希望范圍內(nèi)，系統(tǒng)才會自動把網(wǎng)絡(luò)的學習過程結(jié)束。

在茶葉品質(zhì)的研究中，我們可以將干茶的形狀特征，顏色特征，以及茶湯的顏色特征值的總和作為輸入層的神經(jīng)元個數(shù)。把我們?yōu)橄胍玫降慕Y(jié)果設(shè)置的層級數(shù)，設(shè)置為輸出相關(guān)信息層的神經(jīng)元個數(shù)。先設(shè)定好所需要的誤差精度，在誤差精度范圍內(nèi)根據(jù)每一次運行的結(jié)果來確定隱含的層節(jié)點數(shù)。把取出的隱含相關(guān)信息的層節(jié)點數(shù)設(shè)置為輸入相關(guān)信息的神經(jīng)元個數(shù)和輸出相關(guān)信息的神經(jīng)元個數(shù)的平均值，然后通過反反復復的實驗對該值進行微調(diào)，確定需要的最佳的隱含相關(guān)信息層所含的相關(guān)節(jié)點數(shù)。

3　L處理法

首先，該方法需要使用的儀器及軟件有：安裝有PHOTOSHOP CS軟件的電腦一臺，BenQ明基電腦一臺，日本Minolta chroma meterCR--300型彩色差計。

具體的方法與步驟簡述如下：第一步，在掃描儀的平板玻璃上均勻灑上想要檢測的茶葉樣本，鋪灑的厚度不要露出茶葉間的間隙，此處，我們采用系統(tǒng)默認值，并將該值在相應(yīng)的Photoshop軟件中輸入。第二步，進行茶樣參數(shù)讀取。首先，把想選擇的相關(guān)圖區(qū)選定，然后挨個讀取每一像素點的色澤參數(shù)——L，a，b值，這些信息可從信息窗口中獲得，隨后計算出它們?nèi)齻€的平均值。然后對相應(yīng)圖片選區(qū)使用“模糊”濾鏡中的“平均”選項，使選取中的所有顏色的L，A，B的值盡可能相近，并把已經(jīng)進行平均化處理后的L，A，B的數(shù)值從信息窗口的相關(guān)界面中讀出來，然后，經(jīng)過這一系列步驟求出的值就是最終要求出的數(shù)值，該方法就是所稱的L——處理法。需要注意的是，掃描儀質(zhì)量的不同，四周存在的噪音造成的干擾，甚至包括放置儀器的平臺的輕微的震動都會對實驗稅局的穩(wěn)定性造成很大的影響。當然，我們依舊可以通過適當?shù)娜说男袨榈母深A對這些情況予以很好的解決。從而提高整茶掃描的結(jié)果的精確性，穩(wěn)定性，科學性，進而提高L——處理法的依靠性。

4　計算機視覺研究

通過計算機視覺技術(shù)的相關(guān)手段把茶葉的不同色澤指標的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)學方面的變量，從而很好的研究茶葉在加工過程中色澤的細微變化，進而有利于對成茶的品種和等級進行更適宜的等級分類。計算機視覺技術(shù)是通過計算機的生物模擬軟件或者宏觀的視覺功能的技術(shù)，它的基礎(chǔ)是視覺計算和相關(guān)的框架解構(gòu)。該技術(shù)需要的基本器材有索尼T——20數(shù)碼相機，TES——1334照度計，東芝T筆記本電腦以及自編的RGB統(tǒng)計軟件等等。

首先，需要利用攝像機將需要進行識別、描述的對象以圖像形式記錄。圖像的底層特征要利用特征檢測提取出來，然后通過計算機的圖像處理系統(tǒng)提取出的圖像特征進行預處理，以及其他的一系列手段對這些信息進行識別和分析。眾所周知，依據(jù)RGB顏色而建立出來的計算機視覺的色澤識別系統(tǒng)。通過疊加RGB各個通道之間的顏色變換就可以得到不同的顏色，這些顏色要遠遠多于人類所能夠到的顏色區(qū)域與范圍。然而，HIS系統(tǒng)與人眼感覺顏色的原理相似。

在茶葉的加工處理過程中，主要是其中求各種化學物質(zhì)之間的氧化還原作反應(yīng)，特別是多酚類物質(zhì)的直接氧化作用和葉綠素在響應(yīng)情況下發(fā)生的特定的變化。通過氧化反應(yīng)，多酚類化合物會變成相應(yīng)的紅褐色的產(chǎn)物，茶葉呈現(xiàn)棕褐色是由脫鎂葉綠素的作用造成的。游離葉綠素的性質(zhì)很不穩(wěn)定，在光熱的作用下極易發(fā)生光敏氧化，進而生成相應(yīng)的小分子物質(zhì)，這些都會在制茶過程中反應(yīng)出色變。計算機視覺技術(shù)對于定量，定性，更具統(tǒng)計性，更客觀的描述茶葉在制茶過程中的色澤變化有著不可估量的作用。

5　結(jié)語

在如今的經(jīng)濟形勢下，我們需要依據(jù)茶葉特征、品質(zhì)良莠來進行在等級上的劃分，滿足不同消費者的需求，從而帶來更高的茶葉經(jīng)濟效益。人的主觀感覺雖然可以用來判斷茶葉的品質(zhì)，但是人在進行判定時所用到的感覺器官，較大程度上會受到外界因素的強烈干擾。例如：每個人的味覺不同，對茶葉甘苦的判定就不一；嗅覺靈敏度也不是完全一致的。每個人的評審經(jīng)驗，評審標準也是不盡相同的。運用計算機技術(shù)將為茶葉品質(zhì)的鑒定開拓出一片嶄新的天地。

參考文獻

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基金項目：曲靖師范學院校級青年項目課題編號：2013QN030；云南能源學院就業(yè)工作管理系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用，課題編號：2013Y557

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