茶叶商品包装中的摄影技巧分析

王月然

（湖北工业大学工程技术学院艺术设计系，湖北武汉430068）

茶叶商品包装中的摄影技巧分析

王月然

（湖北工业大学工程技术学院艺术设计系，湖北武汉430068）

随着社会的发展以及生活水平的提高，越来越多的人喜爱喝茶。因此，茶叶商品包装的好坏关系到人们身体的切身健康。科学技术的迅速发展，加快了社会信息化、网络化和智能化的进程，人们对医疗健康、财产安全、交通安全等各行各业的要求也越来越高。因此网络摄影系统得到了日新月异的更新，同时也推动了多媒体领域相关的软件和硬件相关技术的快速进步。基于以上背景，本文基于网络技术对茶叶商品包装摄影系统做了分析研究。

网络技术；茶叶商品包装；摄影技巧

随着人们生活质量的不断提高和生活意识的不断加强，人们开始意识到身体健康的重要性，开始追求绿色的生活方式，而茶叶商品包装的绿色化更是放在首要的位置，对于茶叶商品包装的摄影问题从而摆在了人们的面前，这就需要一种设备来完成这个功能，这就是需要我们研究的茶叶摄影系统平台了。本设计使用热门的网络开发技术以及当下流行的网络操作系统，设计了一种基于网络的茶叶商品摄影系统平台。

1 茶叶商品包装摄影系统简介

针对茶叶包装摄影系统的开发应用，网络摄影技术能为产品开发服务商提供集成中央处理器、DaVinci软件、DaVinci的卡发工具、技术服务支持，以减少产品研发的进程，加速了摄影领域设备的应用的步伐。网络摄影技术采用基于ARM+DSP的双核SoC处理器，集成了网络摄影设备开发专用的协处理器引擎，超越传统意义上开发工具和技术支持，在此基础上拓展了摄影开发所需要的基本软件，增加了内部函数库的功能以及相关API接口，使得开发者在开发的过程中可以直接调用内部符合其算法标准的的DSP代码。

商品包装摄影技术是一种涵盖了多方面的集成体，包括软件方面和硬件方面的强力技术支持，DaVinci平台中央处理器将高性能可编程的DSP核、存储器、外设以及具有设备管理的ARM核集成在一起，它包括一个可编程的DSP处理器，以及面向摄影的硬件加速器，为实现的压缩-解压缩算法及其他通信信号处理提供所需的计算功能；他还将一个RISC处理器和DSP组合在一起，增加了对控制界面和用户界面的支持，使之更加易于编程；所集成的摄影外设，降低了系统的成本简化了设计。DaVinci技术不仅包含了处理器以及传统的开发工具和应用支持，还包含了嵌入式操作系统，开发多媒体应用的基础软件，以及针对摄影图像音频话音处理的标准化库函数，使开发者更快更容易的实现网络摄影的开发。

DaVinci技术是内涵丰富的综合体，是一个基于可编程DSP系统的高效和拥有坚实竞争力的网络摄影/音频组件的集合，包含了处理器、DaVinci软件、DaVinci开发工具和第三方合作伙伴的技术支持，网络摄影技术包括如下几个方面：

摄影的开发工具套件：在传统低成本的初始开发套件的基础上，提供了更加完整优秀的开发工具套件以及更加可视化的参考设计，比如DVTB，ARM/DSP集成开发环境，DevRocketIDE等，这些优秀开发套件缩短了应用程序开发的周期流程。

摄影软件：在网络摄影处理器上运行的软件都归化为网络摄影软件，摄影图像编码/解码器，可裁剪定制的嵌入操作系统，功能齐全的应用程序接口以及DaVinci可配置的软件框架构成了网络摄影软件模块，促进了软件的快速开发。

摄影处理器系统：基于高运算速度的DSP的片上系统（SoC）处理芯片，裁剪集成了可编程的DSP核、低功耗高性能的ARM核在拥有DSP高速处理能力的同时兼具ARM强大的管理机制，因而保证了数字图像设备开发对高效性能、价格低廉、开发便捷需求的要求。

摄影技术服务支持：TI的第三方合作伙伴在推出其产品的同时，也提供了对相关平台和相关codec的支持，这些由第三方提供的不同领域的技术保障确保了用户应用的专业性。

2 茶叶商品包装中的摄影技巧分析

2.1 摄影图像的冗余技巧

在茶叶商品包装摄影中，摄影图像作为主要感知信息之一，无论是单帧图像，还是连续摄影流，它们有一个共同特征，就是存在大量的冗余信息。并且在大多数情况下，茶叶产品包装摄影监测场景比较复杂，为了实现监测功能，对传感器的部署具有严格要求。一般来说，茶叶产品包装摄影图像的背景是固定不变的，所以拍摄的摄影序列背景也大致相同，使得摄影序列前后帧之间存在很强的相关性。当监测目标出现在监测范围内，目标图像之间有着很强的依赖性，这进一步加强了摄影图像序列之间的相关性。当同一个目标出现在监测区域的不同位置时，也使得单帧图像在空间上存在相关性。正由于时间相关性和空间相关性的存在，导致摄影图像中存在冗余，而图像压缩就是为了去除冗余。

2.1.1 空间冗余技术。图像的空间冗余也叫几何冗余，是图像中最主要的冗余。其产生的主要原因是图像的像素之间存在很强的相关性，一般情况下，在单帧摄影图像内，相邻像素的灰度之间具有很强的依赖性，它们的像素值大多相近，导致存在冗余。也就是这个特征，为茶叶商品包装图像的进一步压缩提供了很大的空间。

2.1.2 时间冗余技术。时间冗余主要考虑的是摄影序列前后相邻帧之间的冗余。对于茶叶商品包装摄影的相邻2帧图像，想通过肉眼去发现这2帧图像的差异性是不容易的，倘若摄影连续拍摄时，就更加难以区分。由此可知，相邻的2帧图像越相似，前一帧图像为后一帧图像所提供的相关信息就越多，两帧之间存在的冗余信息就越多。

2.2 摄影图像的稀疏技巧

稀疏表示是一种常用的信号处理方法，在一些相关领域中得到广泛应用。选一个合适的稀疏基对图像进行稀疏变换，可以大大减小图像中的冗余信息。在茶叶产品包装摄影中，由于监测背景固定，且传感器节点在部署上具有重叠性，导致获得获取的图像存在冗余性。从信息论的角度来看，图像的稀疏表示在一定条件下可以对图像进行压缩，其主要原理就是通过减少图像中的冗余而达到压缩。随着图像处理技术的发展，稀疏表示方法也不断提升，常用的稀疏表示方法有FT、离散傅里叶变换、WT、DWT、DCT以及DT-CWT。这些稀疏变换的目的就是为了找到最佳的稀疏空间，不同的稀疏空间适用于不同种类的图像。

2.2.1 傅里叶变换技术。FT是一种分析信号的方法，对于处理各种平稳信号有很好的效果。FT通过把信号由时域变换到频域，许多在时域无法处理的信号问题在频域变得容易处理。同时，随着DFT的出现，信号的处理速度有了很大的改善，被称为是信号处理的里程碑，其为后来的正交变换和小波变换等现代信号处理方法的出现奠定了基础。茶叶商品包装图像信号在空域、时域中表现形式比较复杂，但在频域的表达却很简单。原图像存在较多的视觉信息，经过傅立叶变换后的图像却只有黑白两种像素构成，数值0代表黑色像素，数值1代表白色像素，原图像中的所有内容由空间很小的白色区域组成，并且这个白色区域还向外扩散，这表明图像的傅立叶变换在频域比空域更稀疏。同时，lena相比于road图像具有更多丰富的信息且充满整个空间，其经过FT后，能量更加集中。

2.2.2 离散余弦变换技术。DCT是与傅里叶变换相关的一种变换，它类似于DFT，但是DCT系数只使用实数。与DFT系数都是复数相比，其在计算量上减少了一半以上，且性能接近于K-L变换，因此被广泛应用于图像变换编码中。同时，由于DCT可以避免图像块边界处产生的跳跃和吉布斯现象，因此，其在图像与摄影编码的JPEG、MPEG和H.264等国际编码标准里有广泛的应用。经过DCT处理后的图像，其能量主要集中在低频部分，且分布在图像的左上角。同时，由于DCT具有去相关性强、能量集中性好等优点，这使得其在茶叶包装数据压缩中有很好的应用前景。

2.2.3 小波变换技术。WT是一种新的变换分析方法。它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，突破了FT的局限性。WT能同时从频域和时域角度对信号进行局部化分析，可以较好地提图像细节信息。信号x(t)的小波变换是由尺度函数和小波函数两者共同来完成，函数决定了信号时频分析的性能，而信号的频域信息则由尺度因子cn控制，其中，序列n控制着不同的时刻。通过对图像进行不同尺度的小波变换，可以很容易地提取位于不同层次的细节和轮廓信息。基于DWT的这种特点，信号信息可以集中体现在小数系数上，且随着茶叶商品包装图像分解层次的增加，其数据量并未增加。

2.2.4 双树复数小波变换。DT-CWT是一种特殊的小波变换，即具有超完备的特点，它采用两个单独的小波基对信号进行并行处理，以实现其稀疏变换的功能。茶叶包装图像经过DT-CWT处理之后的结果，每副茶叶商品包装摄影图像分别代表一个高频子带，经过比较之后发现，每幅图表示的信息各异，换句话说，原来的图像在这6个方向具有不同的几何结构，分别代表着不同的结构信息，且每个方向各不相同，这也表明了DT-CWT具有多方向分解的优点，同时，不论从哪个图上去看，都能够清晰地看见原来包装图像的轮廓信息。总之，DT-CWT在效果上不仅继承小波变换的优点，而且弥补了其缺点，具备了多方向选择性和近似平移不变性特性。相比于DWT，DT-CWT更能够保留图像的轮廓和几何结构，在重构过程中，可以大大提高图像的重构质量。

3 结语

当前，现有的摄影设备价格昂贵，同时茶叶商品包装的摄影环境种类单一，不能同时摄影茶叶商品包装中多种角度，现有的设备还没有无线通信的功能，用户不能远距离查看现场的情况。本文所介绍的茶叶商品包装摄影系统采用网络操作系统，是因为此操作系统方便了用户可以自由的设计一些所需要的应用功能，另一方面网络操作系统具有高稳定性和可靠性。

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湖北工业大学工程技术学院课题“基于WEB虚拟实验教学环境的商业广告摄影教学方法研究与应用”（课题编号：X2014018）。

王月然（1984-），女，湖北仙桃人，硕士研究生，讲师，研究方向：商业摄影。