利用计算机读取整茶色泽参数的方法研究

2016-03-31唐思均覃凤清陈效军曾道金宜宾职业技术学院宜宾学院计算机学院四川宜宾644000

福建茶叶 2016年3期

唐思均，覃凤清，陈效军，曾道金（.宜宾职业技术学院；.宜宾学院计算机学院，四川宜宾644000）

利用计算机读取整茶色泽参数的方法研究

唐思均1，覃凤清2，陈效军1，曾道金1
（1.宜宾职业技术学院；2.宜宾学院计算机学院，四川宜宾644000）

摘要：随着我国社会经济的发展，人们生活水平和质量提升后，对于食品生产安全问题日益重视。越来越具有高科技技术含量的生产方法或者检测方法被广泛应用到了农业生产和推广中。茶叶作为传统的农业，计算机技术也被广泛地利用。在对茶色泽参数的研究中，利用计算机建立了读取整茶色泽参数的方法，并在对其研究的基础上验证读取的可靠性。本文将基于计算机读取整茶色泽参数的材料和方法，并对其参数结果进行分析和研究，找出整茶色泽参数的影响因素，以便更好地判断整茶的色泽和质量进行判断。

关键词：计算机；整茶色泽；参数方法

2012年国家自然科学基金项目：图像及视频盲超分辨率重建及其关键技术研究，项目编号：61202195。

唐思均，男，四川宜宾人，硕士研究生，讲师，主要研究领域为计算机网络管理与网络安全技术。

覃凤清（1976-），女，四川南充人，博士，副院长，研究员，主要研究领域为计算机应用。

陈效军，男，四川宜宾人，硕士研究生，副教授，主要研究领域为计算机网络管理与网络安全技术。

曾道金（1974-），男，四川宜宾人，本科，实验师，主要研究领域为计算机网络管理。

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由于计算机技术的不断发展和完善，人们已经可以通过计算机技术对农业产品实现自动分层级和农作物的各项指标进行动态监测。对于茶叶质量的判定来说，色泽是其中的重要体现，也是茶叶分类的重要依据和鉴别茶叶好坏的重要因素，色泽好的茶叶往往在一定程度上说明和反映了茶叶的整体质量，与泡茶、香味、口味都有着密切关系，因而对于整茶色泽参数的方法检测研究具有重要的作用。利用计算机技术将整茶得色泽各项指标参数进行量化，从而对茶叶无论是在生长期还是在采摘后的干茶叶时期都能够准确评价整茶的质量标化，对保证制茶的一致性、稳定茶叶的质量品质和制定科学的茶叶生产加工方案都有着着重要的指导作用。通过电脑扫描仪对整茶样品的色泽图片对整茶样品色泽的稳定性和可靠性建立一套完整的计算机测定整茶色泽的方法。

1　整茶色泽参数测评的材料和方法

1.1整茶样品准备

将要进行测评的整茶样品进行粉碎或者用手撕碎，而后对被碎的整茶样品进行混匀通过有20目、40目和60目的筛孔，对整茶样品的准备工作就绪。

1.2需要的计算机设备

需要有一台安装有Photo shop CS软件的计算机，并带有一台扫描仪以及彩色差计。

1.3测评方法和流程

整茶样品的扫描：打开扫描仪板面，将要准备检测的整茶样品均匀地铺散在扫描仪的平板玻璃上面，厚度不宜过高，保证在扫描仪的板面盖下来之后没有间隙。采用系统的默认设置值，在Photo shop CS中通过USB接线输入。

整茶样品参数读取：选定整茶样品的某段某一块图区域，在导航器的窗口中将前面选定的那一块图片区进逐步放大，使得每一个像素点都能够准确清晰可见，然后将鼠标移动到每一个被放大的像素点上，这时候会电脑屏幕上会弹出一个信息窗口，在信息窗口中可以逐一地读取每一个像素点的色泽参数，包括横坐标、纵坐标的各项数值，而后将所有像素点的数值求取平均数得到信息测算的平均值，这时候所得到的信息测算平均值就是所选取那块图区域的色彩参数实际上的平均值。

整茶样品参数的可靠性检测：将整茶样品放在100dpi分辨率的条件下进行扫描，对所得到的样品的信息测算平均值进行回头推算，对其所得到的数据和前面的数值进行比较。

选择不同的扫描分辨率：对所要检测的整茶样品可以分别采取75、100、150、200和300dpi的不同分辨率进行扫描，可以扫描5-10次，然后求取平均值。

不同扫描扫描区域图块大小的选择：对所选取的整茶样品的不同大小的区域进行扫描进行比较，测定平均值。

整茶色泽和碎茶的色泽参数的比较：用信息数据法对同一品种的整茶样品和碎茶样品进行扫描然后进行比较，重复5-10次，作为参考依据。

计算机读取整茶色泽参数和通过色差计对整茶色泽参数进行比较：将同一茶样品种分别使用计算机和色差计进行扫描，可以对同一茶样选取10个像素点进行测定，而后将所得到的图像和数据进行比较。

2　整茶色泽参数的结果与分析

2.1对数据处理法的可靠性测试

通过检验前面实验所得到的结果进行检验，看其结果是否存在一致性。在每一张图片、每一块分析区域都有好几十万个甚至于上百万个像素点，如果将其一个一个地逐一读取每一个像素点的色泽参数并且求取平均数值的话，这样的工作量无疑太大，不切合实际情况。因此，可以在每一个分辨率条件下（75dpi、100dpi、150dpi、200dpi、300dpi等）随机抽取10块区域图片，对这所选到的区域图片进行信息测算和求取数据平均值，让后将所得到的结果进行比较。对于计算机色泽参数的处理方法，通过Photo shop CS自动找出图像和选定区域所有像素点，找出平均颜色，使用平均颜色对空白图像或者区域进行颜色的填充，从处理结果中可以看出像素的大小对于数据检验并没有太大的影响，因此可以统一选取一分辨率，在此条件下进行可靠性的方法检验。

2.2扫描分辨率对读取整茶色泽参数的影响

计算机可以快速而准确地分析和计算出整茶样品的色泽参数，但是获取整茶样品图片的稳定性同样至关重要，成为该数据分析方法是否能够执行的关键性因素。据调查结果表示，扫描分辨率对于扫描的结果具有重要的影响，如果扫描分辨率不同的话，整茶样品的扫描图片的色泽参数具有不同的结果，而且对于扫描的差异性具有十分能显著的影响作用，并且得出在分辨率为100dpi的时候，扫描的状态和扫描的结果显示最为稳定。但是在不同的扫描方法分析中会有不同的结论得出。

由于扫描的分辨率不同，整茶样品的扫描图片的色泽参数也会不同，这样差异性体现的就较为显著了。在不同的分辨率条件下，可以通过使用过滤镜工具计算出整茶样品参数的所有像素点的色泽参数中平均数值。因为分辨率的逐步提高使得原来的区域图形在图形区域显示的像素点会逐步增多，这样在区域内的颜色会得到更细一步地划分。当扫描率增大到200dpi时，区间效果也会呈现扩大的趋势，分辨率的越高会使得扫描出的图片越清晰，但是也会给自身的扫描稳定性带来下降。由于使用不同分辨率在扫描的过程当中内部光源的照射时间和空间有长有短、有大有小，因而对图像的明暗程度也会有影响。

在整茶样品图像的扫描稳定性还关系着扫描的重演性。通常，各项色泽参数在95%的置信区域内可以观察出，150dpi、200dpi、300dpi 的95%置信区域会大于50dpi、75dpi的置信区域，当分辨率在100dpi的时候最为稳定，效果最好。

2.3茶样颗粒对对整茶色泽参数的影响

茶样的颗粒大小呈现的是扫描插秧的外观形状，插秧的外观形状对扫描结果也有重要影响，继而也反映出对整茶色泽参数的影响。扫描时形状颗粒的不同，在扫描图片呈现出的参数间的水平差异较为显著。

由于整茶与碎茶的内外展现条件不一样，表现的颜色状况不同，整茶和被碎的状态的茶在进行扫描时所呈现出的是茶样品的个体表面的色泽状况，碎茶在被弄碎后内部的色泽状况也得到体现，这与整茶只表现在外部的色泽状况有所区别。在扫描时茶样品和扫描仪内得玻璃面板的接触紧密程度不同所呈现出的色泽表现情况也会不同，整茶或者手工揉碎的茶个体较大而且形状上也凹凸不平，这样茶样品和扫描仪玻璃面板在接触的时候会产生较大的缝隙，有些地方扫描的效果就较弱，而粉碎状的茶叶颗粒小，和扫描仪玻璃面板的接触面积较为完整全面，而且较为均匀，这样扫描面板与茶样品就更为紧密。因而，在不同茶样品进行扫描的时候，95%的置信区域较小，茶样品颗粒的大小对扫描区域有重要的影响。

2.4扫描区域大小对整茶色泽参数的影响

尽管茶样品经过粉碎后均匀度较好，但是如果扫描的区域较小的话，也不能代表茶样品的实际色泽状况。必须要扫描的区域范围足够大，而且扫描的大也需要定格在一定的区间内，这样才能够使得扫描的工作避免增加不必要的工作。通过实验结果和调查分析研究显示，扫描区域要达到13cm×13cm的范围是才具有充分的区域代表性，扫描的区域大小和茶样品的颗粒大小同样密切相关，整茶或者手碎茶的扫描会更加方便，更加接近人体视觉对于茶样品的色泽评价标准。

2.5扫描图片的调整对整茶色泽结果的影响

Photo shop CS软件可以对茶样品进行调整，呈现出不同的颜色状态，不需要通过任何人为因素的调整影响到茶样品的色泽分析。由于扫描仪的扫描参数值设置具有调整型，因而对于茶样品能够真实体现茶样品的色泽，有必要作出相应的调整。扫描后的图片其色泽参数95%的置信区间和调整前基本一致，在图片调整后，色泽参数也相应的产生了变化。将已知的参数标准扫入计算机内将其色泽调整到茶样品的真实数值进行存储。

计算机测定茶叶的色泽时，测定数据的95%置信区间较小，测定方法较为稳定，数据较为真实。扫描区域在13cm×13cm和扫描分辨率在100dpi时对整茶杨平的色泽参数的数值较为准确可靠，这样重复进行5-10次，取平均值得出的结果更能代表茶叶色泽参数。