唐思均，覃鳳清，陳效軍，曾道金（.宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院；.宜賓學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川宜賓644000）

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利用計(jì)算機(jī)讀取整茶色澤參數(shù)的方法研究

唐思均1，覃鳳清2，陳效軍1，曾道金1
（1.宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.宜賓學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川宜賓644000）

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平和質(zhì)量提升后，對(duì)于食品生產(chǎn)安全問(wèn)題日益重視。越來(lái)越具有高科技技術(shù)含量的生產(chǎn)方法或者檢測(cè)方法被廣泛應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和推廣中。茶葉作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也被廣泛地利用。在對(duì)茶色澤參數(shù)的研究中，利用計(jì)算機(jī)建立了讀取整茶色澤參數(shù)的方法，并在對(duì)其研究的基礎(chǔ)上驗(yàn)證讀取的可靠性。本文將基于計(jì)算機(jī)讀取整茶色澤參數(shù)的材料和方法，并對(duì)其參數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析和研究，找出整茶色澤參數(shù)的影響因素，以便更好地判斷整茶的色澤和質(zhì)量進(jìn)行判斷。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；整茶色澤；參數(shù)方法

2012年國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：圖像及視頻盲超分辨率重建及其關(guān)鍵技術(shù)研究，項(xiàng)目編號(hào)：61202195。

唐思均，男，四川宜賓人，碩士研究生，講師，主要研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。

覃鳳清（1976-），女，四川南充人，博士，副院長(zhǎng)，研究員，主要研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。

陳效軍，男，四川宜賓人，碩士研究生，副教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。

曾道金（1974-），男，四川宜賓人，本科，實(shí)驗(yàn)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理。

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由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，人們已經(jīng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分層級(jí)和農(nóng)作物的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)于茶葉質(zhì)量的判定來(lái)說(shuō)，色澤是其中的重要體現(xiàn)，也是茶葉分類的重要依據(jù)和鑒別茶葉好壞的重要因素，色澤好的茶葉往往在一定程度上說(shuō)明和反映了茶葉的整體質(zhì)量，與泡茶、香味、口味都有著密切關(guān)系，因而對(duì)于整茶色澤參數(shù)的方法檢測(cè)研究具有重要的作用。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將整茶得色澤各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行量化，從而對(duì)茶葉無(wú)論是在生長(zhǎng)期還是在采摘后的干茶葉時(shí)期都能夠準(zhǔn)確評(píng)價(jià)整茶的質(zhì)量標(biāo)化，對(duì)保證制茶的一致性、穩(wěn)定茶葉的質(zhì)量品質(zhì)和制定科學(xué)的茶葉生產(chǎn)加工方案都有著著重要的指導(dǎo)作用。通過(guò)電腦掃描儀對(duì)整茶樣品的色澤圖片對(duì)整茶樣品色澤的穩(wěn)定性和可靠性建立一套完整的計(jì)算機(jī)測(cè)定整茶色澤的方法。

1　整茶色澤參數(shù)測(cè)評(píng)的材料和方法

1.1整茶樣品準(zhǔn)備

將要進(jìn)行測(cè)評(píng)的整茶樣品進(jìn)行粉碎或者用手撕碎，而后對(duì)被碎的整茶樣品進(jìn)行混勻通過(guò)有20目、40目和60目的篩孔，對(duì)整茶樣品的準(zhǔn)備工作就緒。

1.2需要的計(jì)算機(jī)設(shè)備

需要有一臺(tái)安裝有Photo shop CS軟件的計(jì)算機(jī)，并帶有一臺(tái)掃描儀以及彩色差計(jì)。

1.3測(cè)評(píng)方法和流程

整茶樣品的掃描：打開(kāi)掃描儀板面，將要準(zhǔn)備檢測(cè)的整茶樣品均勻地鋪散在掃描儀的平板玻璃上面，厚度不宜過(guò)高，保證在掃描儀的板面蓋下來(lái)之后沒(méi)有間隙。采用系統(tǒng)的默認(rèn)設(shè)置值，在Photo shop CS中通過(guò)USB接線輸入。

整茶樣品參數(shù)讀取：選定整茶樣品的某段某一塊圖區(qū)域，在導(dǎo)航器的窗口中將前面選定的那一塊圖片區(qū)進(jìn)逐步放大，使得每一個(gè)像素點(diǎn)都能夠準(zhǔn)確清晰可見(jiàn)，然后將鼠標(biāo)移動(dòng)到每一個(gè)被放大的像素點(diǎn)上，這時(shí)候會(huì)電腦屏幕上會(huì)彈出一個(gè)信息窗口，在信息窗口中可以逐一地讀取每一個(gè)像素點(diǎn)的色澤參數(shù)，包括橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的各項(xiàng)數(shù)值，而后將所有像素點(diǎn)的數(shù)值求取平均數(shù)得到信息測(cè)算的平均值，這時(shí)候所得到的信息測(cè)算平均值就是所選取那塊圖區(qū)域的色彩參數(shù)實(shí)際上的平均值。

整茶樣品參數(shù)的可靠性檢測(cè)：將整茶樣品放在100dpi分辨率的條件下進(jìn)行掃描，對(duì)所得到的樣品的信息測(cè)算平均值進(jìn)行回頭推算，對(duì)其所得到的數(shù)據(jù)和前面的數(shù)值進(jìn)行比較。

選擇不同的掃描分辨率：對(duì)所要檢測(cè)的整茶樣品可以分別采取75、100、150、200和300dpi的不同分辨率進(jìn)行掃描，可以掃描5-10次，然后求取平均值。

不同掃描掃描區(qū)域圖塊大小的選擇：對(duì)所選取的整茶樣品的不同大小的區(qū)域進(jìn)行掃描進(jìn)行比較，測(cè)定平均值。

整茶色澤和碎茶的色澤參數(shù)的比較：用信息數(shù)據(jù)法對(duì)同一品種的整茶樣品和碎茶樣品進(jìn)行掃描然后進(jìn)行比較，重復(fù)5-10次，作為參考依據(jù)。

計(jì)算機(jī)讀取整茶色澤參數(shù)和通過(guò)色差計(jì)對(duì)整茶色澤參數(shù)進(jìn)行比較：將同一茶樣品種分別使用計(jì)算機(jī)和色差計(jì)進(jìn)行掃描，可以對(duì)同一茶樣選取10個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，而后將所得到的圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

2　整茶色澤參數(shù)的結(jié)果與分析

2.1對(duì)數(shù)據(jù)處理法的可靠性測(cè)試

通過(guò)檢驗(yàn)前面實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，看其結(jié)果是否存在一致性。在每一張圖片、每一塊分析區(qū)域都有好幾十萬(wàn)個(gè)甚至于上百萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)，如果將其一個(gè)一個(gè)地逐一讀取每一個(gè)像素點(diǎn)的色澤參數(shù)并且求取平均數(shù)值的話，這樣的工作量無(wú)疑太大，不切合實(shí)際情況。因此，可以在每一個(gè)分辨率條件下（75dpi、100dpi、150dpi、200dpi、300dpi等）隨機(jī)抽取10塊區(qū)域圖片，對(duì)這所選到的區(qū)域圖片進(jìn)行信息測(cè)算和求取數(shù)據(jù)平均值，讓后將所得到的結(jié)果進(jìn)行比較。對(duì)于計(jì)算機(jī)色澤參數(shù)的處理方法，通過(guò)Photo shop CS自動(dòng)找出圖像和選定區(qū)域所有像素點(diǎn)，找出平均顏色，使用平均顏色對(duì)空白圖像或者區(qū)域進(jìn)行顏色的填充，從處理結(jié)果中可以看出像素的大小對(duì)于數(shù)據(jù)檢驗(yàn)并沒(méi)有太大的影響，因此可以統(tǒng)一選取一分辨率，在此條件下進(jìn)行可靠性的方法檢驗(yàn)。

2.2掃描分辨率對(duì)讀取整茶色澤參數(shù)的影響

計(jì)算機(jī)可以快速而準(zhǔn)確地分析和計(jì)算出整茶樣品的色澤參數(shù)，但是獲取整茶樣品圖片的穩(wěn)定性同樣至關(guān)重要，成為該數(shù)據(jù)分析方法是否能夠執(zhí)行的關(guān)鍵性因素。據(jù)調(diào)查結(jié)果表示，掃描分辨率對(duì)于掃描的結(jié)果具有重要的影響，如果掃描分辨率不同的話，整茶樣品的掃描圖片的色澤參數(shù)具有不同的結(jié)果，而且對(duì)于掃描的差異性具有十分能顯著的影響作用，并且得出在分辨率為100dpi的時(shí)候，掃描的狀態(tài)和掃描的結(jié)果顯示最為穩(wěn)定。但是在不同的掃描方法分析中會(huì)有不同的結(jié)論得出。

由于掃描的分辨率不同，整茶樣品的掃描圖片的色澤參數(shù)也會(huì)不同，這樣差異性體現(xiàn)的就較為顯著了。在不同的分辨率條件下，可以通過(guò)使用過(guò)濾鏡工具計(jì)算出整茶樣品參數(shù)的所有像素點(diǎn)的色澤參數(shù)中平均數(shù)值。因?yàn)榉直媛实闹鸩教岣呤沟迷瓉?lái)的區(qū)域圖形在圖形區(qū)域顯示的像素點(diǎn)會(huì)逐步增多，這樣在區(qū)域內(nèi)的顏色會(huì)得到更細(xì)一步地劃分。當(dāng)掃描率增大到200dpi時(shí)，區(qū)間效果也會(huì)呈現(xiàn)擴(kuò)大的趨勢(shì)，分辨率的越高會(huì)使得掃描出的圖片越清晰，但是也會(huì)給自身的掃描穩(wěn)定性帶來(lái)下降。由于使用不同分辨率在掃描的過(guò)程當(dāng)中內(nèi)部光源的照射時(shí)間和空間有長(zhǎng)有短、有大有小，因而對(duì)圖像的明暗程度也會(huì)有影響。

在整茶樣品圖像的掃描穩(wěn)定性還關(guān)系著掃描的重演性。通常，各項(xiàng)色澤參數(shù)在95%的置信區(qū)域內(nèi)可以觀察出，150dpi、200dpi、300dpi 的95%置信區(qū)域會(huì)大于50dpi、75dpi的置信區(qū)域，當(dāng)分辨率在100dpi的時(shí)候最為穩(wěn)定，效果最好。

2.3茶樣顆粒對(duì)對(duì)整茶色澤參數(shù)的影響

茶樣的顆粒大小呈現(xiàn)的是掃描插秧的外觀形狀，插秧的外觀形狀對(duì)掃描結(jié)果也有重要影響，繼而也反映出對(duì)整茶色澤參數(shù)的影響。掃描時(shí)形狀顆粒的不同，在掃描圖片呈現(xiàn)出的參數(shù)間的水平差異較為顯著。

由于整茶與碎茶的內(nèi)外展現(xiàn)條件不一樣，表現(xiàn)的顏色狀況不同，整茶和被碎的狀態(tài)的茶在進(jìn)行掃描時(shí)所呈現(xiàn)出的是茶樣品的個(gè)體表面的色澤狀況，碎茶在被弄碎后內(nèi)部的色澤狀況也得到體現(xiàn)，這與整茶只表現(xiàn)在外部的色澤狀況有所區(qū)別。在掃描時(shí)茶樣品和掃描儀內(nèi)得玻璃面板的接觸緊密程度不同所呈現(xiàn)出的色澤表現(xiàn)情況也會(huì)不同，整茶或者手工揉碎的茶個(gè)體較大而且形狀上也凹凸不平，這樣茶樣品和掃描儀玻璃面板在接觸的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較大的縫隙，有些地方掃描的效果就較弱，而粉碎狀的茶葉顆粒小，和掃描儀玻璃面板的接觸面積較為完整全面，而且較為均勻，這樣掃描面板與茶樣品就更為緊密。因而，在不同茶樣品進(jìn)行掃描的時(shí)候，95%的置信區(qū)域較小，茶樣品顆粒的大小對(duì)掃描區(qū)域有重要的影響。

2.4掃描區(qū)域大小對(duì)整茶色澤參數(shù)的影響

盡管茶樣品經(jīng)過(guò)粉碎后均勻度較好，但是如果掃描的區(qū)域較小的話，也不能代表茶樣品的實(shí)際色澤狀況。必須要掃描的區(qū)域范圍足夠大，而且掃描的大也需要定格在一定的區(qū)間內(nèi)，這樣才能夠使得掃描的工作避免增加不必要的工作。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和調(diào)查分析研究顯示，掃描區(qū)域要達(dá)到13cm×13cm的范圍是才具有充分的區(qū)域代表性，掃描的區(qū)域大小和茶樣品的顆粒大小同樣密切相關(guān)，整茶或者手碎茶的掃描會(huì)更加方便，更加接近人體視覺(jué)對(duì)于茶樣品的色澤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5掃描圖片的調(diào)整對(duì)整茶色澤結(jié)果的影響

Photo shop CS軟件可以對(duì)茶樣品進(jìn)行調(diào)整，呈現(xiàn)出不同的顏色狀態(tài)，不需要通過(guò)任何人為因素的調(diào)整影響到茶樣品的色澤分析。由于掃描儀的掃描參數(shù)值設(shè)置具有調(diào)整型，因而對(duì)于茶樣品能夠真實(shí)體現(xiàn)茶樣品的色澤，有必要作出相應(yīng)的調(diào)整。掃描后的圖片其色澤參數(shù)95%的置信區(qū)間和調(diào)整前基本一致，在圖片調(diào)整后，色澤參數(shù)也相應(yīng)的產(chǎn)生了變化。將已知的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)掃入計(jì)算機(jī)內(nèi)將其色澤調(diào)整到茶樣品的真實(shí)數(shù)值進(jìn)行存儲(chǔ)。

計(jì)算機(jī)測(cè)定茶葉的色澤時(shí)，測(cè)定數(shù)據(jù)的95%置信區(qū)間較小，測(cè)定方法較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)較為真實(shí)。掃描區(qū)域在13cm×13cm和掃描分辨率在100dpi時(shí)對(duì)整茶楊平的色澤參數(shù)的數(shù)值較為準(zhǔn)確可靠，這樣重復(fù)進(jìn)行5-10次，取平均值得出的結(jié)果更能代表茶葉色澤參數(shù)。

3　結(jié)語(yǔ)

利用計(jì)算機(jī)對(duì)整茶色澤參數(shù)進(jìn)行量化處理，雖然目前尚沒(méi)有建立完整的色澤參數(shù)和茶葉品質(zhì)的關(guān)系模型，因?yàn)椴煌愋偷牟枞~、不同種類的茶葉對(duì)于色澤要求也不一樣，因而對(duì)于色澤參數(shù)對(duì)茶葉品質(zhì)的影響還具有不確定性。但是可以通過(guò)將茶葉進(jìn)行分類，并定期用計(jì)算機(jī)記錄存儲(chǔ)茶葉的色澤參數(shù)，這對(duì)未來(lái)研究茶葉品質(zhì)有著重要的作用。

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