计算机图像技术测定茶鲜叶色泽及其萎凋程度的方法研究

李　蔚（河南机电职业学院，河南新郑451191）



计算机图像技术测定茶鲜叶色泽及其萎凋程度的方法研究

李蔚
（河南机电职业学院，河南新郑451191）

摘要：计算机图像处理技术主要用于茶鲜叶色泽变化和萎凋程度变化的测定。本文着重对计算机图像处理技术的量化方式进行了探究，并在此基础上提出在线监测萎凋程度的注意事项。通过一系列的研究，我们不难发现R色泽参数和G色泽参数能够有效反映茶鲜叶的萎凋变化。在茶鲜叶的萎凋过程中，R色泽参数的变化程度更高。R色泽参数作为判断萎凋程度的指标更为合理。本文所提供的方式对各种茶叶的加工过程均能够提供一定的帮助，同时也为茶叶萎凋程度的在线监测提供了相应的参考依据。

关键词：计算机图像处理技术；茶鲜叶；色泽；萎凋程度

传统的农产品监测工作效率较低，而某些还停留在人们五官视角评定上，在某种意义上阻碍了农业科研的发展。计算机图形处理技术可以有效提高监测工作的效率，有利于实时监测农作物的生长情况，并确保农作物实现自动分级。以往人们通常会运用拣梗工序来处理与茶叶相关的视觉图像。除此之外，其他计算机图像处理技术并未应用到茶叶的加工领域。茶鲜叶的色泽变化是一个动态的过程，计算机图像处理技术则能够精确地处理茶鲜叶的色泽参数，并对鲜叶萎凋程度进行实施测定，从而为后续的制茶过程提供有效的参考方案，确保茶叶品质符合要求。通过使用Adobe PhotoShop CS6软件，我们发现了量化鲜叶色泽的处理方式，有利于茶鲜叶色泽参数和含水量参数的测定，从而为茶鲜叶萎凋程度的在线监测提供有效的参考依据。

1　测验所需材料和设备

茶园刚采摘的茶鲜叶，有利于第一时间对其进行测定，从而确保数据的准确性。一台尼康CoolpixP3型号的数码相机，其具备810万像素，同时配备着35mm格式的变焦尼克尔镜头。安装Adobe PhotoShop CS6软件的电子计算机，PhotoShop CS6是一款图形图像处理软件，可以用来扫描、编辑和制作图像，可以有效处理数码相机拍摄的茶鲜叶照片。当然，工作人员还需要配备内部光源的暗箱。

2　茶鲜叶色泽参数的测定

2.1茶鲜叶图像的采集

将茶鲜叶均匀撒于暗箱中，并确保茶鲜叶之间相互分开。将暗箱内的灯打开，然后在暗箱观测孔上放置810万像素的相机，并将数码相机设置为近拍方式，同时将相机的闪光灯关掉。使用数码相机迅速读取茶鲜叶的图像，然后将这些图像传入到计算机中。

2.2茶鲜叶图像的处理

在电脑中选中图片，右键使用PhotoShop CS6软件打开该图，然后选中图片中茶鲜叶轮廓部分，并使用模糊平均命令进行设置，从而使像素参数值达到平均化的效果。当然，窗口内的RGB值需要加以读取。RGB颜色系统是在红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色的基础上得以建立的，并且也与CIE标准色度学相吻合。RGB颜色系统得到了较为普遍的使用，我们在使用计算机显示器和数码相机时就会发现这一事实。而就其实用性来看，RGB颜色系统可以克服光照变化影响的优点更是得到了科学家的证实。当然，Lab色系参数也需要在图像处理过程中进行读取。原因在于，Lab色系不仅得到了国际照明委员会的推荐，同时还凭借着自身在颜色空间上的均匀化成为和人类视觉最契合的色系。除此之外，HSB值的读取也不容忽视，其中H代表hues（色相），S则是saturation（饱和度），而B表示brightness（亮度）。HSB值源自RGB色彩空间。

2.3图片背景色的筛选

由于茶鲜叶是观察和测定的物体，所以技术人员在使用计算机图像处理技术时应该将茶鲜叶从背景中剔选出来。这一过程十分重要，它关系到后续的信息提取。为了确保茶鲜叶能够完整地被分割出来，工作人员需要确保鲜叶轮廓选取的准确性。当然，在选取茶鲜叶轮廓的过程中，图像中的阴影会给选取工作造成一定的干扰。所以，图像中的背景色应该尽量与茶鲜叶色泽具有较大的对比度和色泽反差，从而使得茶鲜叶的轮廓能够在特定容差值下得到自动选取。当然，如果需要选取相似颜色的背景，则可以选用魔术棒工具点击图像中的某个点，这时与改点颜色相似的区域就会被自动选中。当然，容差值可以有效地控制所选颜色的误差范围。要是容差值越大，那么所选中的背景范围就会越大，反之背景范围就会越小。根据这一原理，我们不难发现设置不当的容差值会影响到图像中数据的准确性。工作人员在选择茶鲜叶区域时，一般会用魔术棒去掉背景区域。如果容差值太大，或者背景色在选取上存在不合理之处，茶鲜叶中的某一部分也会随之消失；相反，如果容差值太小，那么图像中的阴影部分就会被图像处理软件自动选中，从而影响到图像数据的准确性。这两种情况均会给测定过程带来不好的结果。所以工作人员应该首先选中茶鲜叶区域，然后增大容差值，使数据免受途中阴影的影响。容差值一般设置为32，工作人员不妨提高容差值的大小并观察图像中背景区域的变化。事实证明，对于白色背景的图片或者蓝色背景的图片，容差值设置为150时，茶鲜叶的具体轮廓就能够有效地选取出来。

3　茶鲜叶萎凋变化的测定

茶鲜叶从茶树上采摘下来之后，它的理化性状会随着时间的推移而变化。绿茶在采摘之后，需要适度摊晾，这样有助于茶鲜叶品质的提高。相比之下，红茶和白茶等茶类的茶鲜叶在采摘之后应该进行萎凋加工。随着摊晾时间的改变，茶叶中的含水量以及其他物质都会发生变化，其外观色泽也会从嫩绿变成暗绿。以往，在计算机图像处理技术还未得到普遍使用的时候，茶叶的萎凋过程通常是工作人员加以记录，这事会使观测结果出现一些误差。相比之下，计算机图像处理技术则能够自动记录茶鲜叶摊放时间和萎凋变化过程，这对萎凋程度测定有着较大的帮助，同时也有利于为以后的茶鲜叶萎凋测定提供有效的参考。

在采摘茶鲜叶之后，需要将其薄摊于温室内大约20小时，并针对茶鲜叶的色泽参数和含水量参数加以测定和记录。根据所记录的结果，我们不难发现，随着时间的变化，鲜叶萎凋程度也越来越大，而茶鲜叶的R（红）色泽参数和G（绿）色泽参数也随着出现下降状况。Lab色系参数在茶鲜叶的萎凋过程中呈现出不太明显的下降状况。对于HSB值而言，H（色相）色泽参数在起初6小时内出现明显增长，之后逐渐趋于一致；B（亮度）参数在茶鲜叶的萎凋过程中呈现出不太明显的下降状况。由于B（蓝）色泽参数和S（饱和度）色泽参数对于萎凋程度变化的测定过程没有影响，所以不予记录。

通常情况下，茶鲜叶中的水分被作为萎凋变化程度的基本指标，这也就是说，茶鲜叶含水量变化对茶鲜叶色泽有着较大的影响。通过观察，含水量变化对于G（绿）色泽参数有着较为明显的影响，这主要也反映在茶鲜叶色泽从鲜绿变成暗绿的萎凋过程。当然，仅凭G（绿）色泽参数的数值，还不足以判断茶叶已经达到加工要求，工作人员需要利用计算机搜集更多的色泽参数值，从而有效地进行判断。和G（绿）色泽参数相比，R（红）色泽参数在茶叶萎凋过程中有着更大的变化，R色泽参数的极差是G值2倍，同时R色泽参数和含水量之间的相关系数较高。所以，综合以上因素，R色泽参数作为判断萎凋程度的指标更为合理。

4　讨　论

计算机图像处理技术是当今茶叶加工中所不可或缺的技术，对于茶叶的加工来讲有着十分重要的意义。当然，人们在利用计算机图像处理技术时仍然存在一定的误区。计算机图像处理技术主要用于茶鲜叶色泽变化和萎凋程度变化的测定过程，本文着重对计算机图像处理技术的量化方式进行了探究，并在此基础上提出在线监测萎凋程度的注意事项。由于茶叶品种较为繁多，每一种茶叶都有着特定的加工方式，比如绿茶通常采用杀青的方式进行加工，而红茶采用发酵的方式加工。本文所提供的方式对各种茶叶的加工过程均能够提供一定的帮助，同时也为茶叶萎凋程度的在线监测提供了参考依据。计算机图像处理技术术语计算机视觉技术的一种，除此之外，很多自动采收设备事实上也是基于计算机视觉技术的原理进行采摘的，采收设备需要对经济作物和背景的色泽加以分析，才能够有效地进行采收。收获物和背景之间有着明显的色泽差异，计算机图像处理技术能够有效地分析未采摘茶叶和以往的老叶之间的区别，并将其传送入自动采收装置中，从而使自动采收装置实现自动采收。当然，这只是初步的设想，自动采茶装置的实现还需要进一步研究。

参考文献

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作者简介：李蔚（1970-），女，河南辉县人，本科，讲师，研究方向：计算机图形图像处理。