一种用于干茶色泽量化评价的方法及设备

本发明涉及茶叶检测
技术领域：
，特别是一种用于干茶色泽量化评价的方法及设备。
背景技术：
：中国是茶的故乡，也是茶文化的发源地。中国茶的发现和利用已有四千七百多年的历史，且长盛不衰，传遍全球。在现今的市面上，茶的品种繁多，但品质良莠不齐。要鉴别一款茶的好坏，需要从色泽、香气、口味、外形等多个维度来判定，现有茶叶的色泽评审方法为专家感官审评。主要是对茶叶颜色、明暗程度、显毫程度、色泽一致性等相关指标进行裸眼观察，两两比较后，依据专家经验进行主观判断并给予综合评价、打分。这样的评审方式，虽然在一定程度上能反映出干茶色泽的优劣，但受环境光线、专家个人经验、认知、茶样批次、存放时间等因素影响较大，同一样品在不同时间、不同审评人员和不同审评环境中得到的审评得分具有明显的波动，缺少稳定性。此外，色泽的审评工作对智力资源要求较高，每次审评需要至少3名以上具有丰富经验的审评人员。色泽审评过程复杂，需要反复对样品进行两两比较排序，耗时耗力。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于干茶色泽量化评价的方法，其操作简单方便，可以对茶叶的品质进行精准量化，保证茶叶评级的准确性。本发明的另一目的在于提供一种用于干茶色泽量化评价的设备，其可以采用上述用于干茶色泽量化评价的方法对干茶的样品照片进行处理，快速高效地得出干茶色泽量化评价。本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于干茶色泽量化评价的方法，其包括：将干茶平铺，并对平铺后的干茶拍照，得到样品照片；在hsb模式的基础上，将色度分为多个色相类别；对样品照片中每个像素点的色度进行采集，并归类到多个色相类别；以色度为横坐标，像素点个数为纵坐标，构建色相曲线；以色相曲线中最高波峰及其两个相邻波谷所围成的色相类别为主色相类别。一种用于干茶色泽量化评价的设备，该设备包括数据处理模块，数据处理模块可按照上述用于干茶色泽量化评价的方法，对干茶的样品照片进行运算，并作出干茶色泽量化评价。本发明具有以下优点：本发明的一种用于干茶色泽量化评价的方法，其通过采集干茶的样品照片，并对样品照片中的各像素点进行数据采集，通过统计的方式，来判定干茶的主色相类别。该方法操作简单，使用方便，相比于现有技术中由专家评审主观判断的方式来说，更为客观准确，能够对茶叶的品质进行精准量化，保证茶叶评级的准确性。一种用于干茶色泽量化评价的设备，其可以采用上述用于干茶色泽量化评价的方法对干茶的样品照片进行处理，快速高效地得出干茶色泽量化评价。附图说明图1为本发明实施例1所采用的干茶经裁剪后的样品照片；图2为本发明实施例1所提供的色相曲线；图3为本发明实施例2所采用的干茶经裁剪后的样品照片；图4为本发明实施例2所提供的色相曲线；图5为本发明实施例3所提供的一种用于干茶色泽量化评价的设备的示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例的一种用于干茶色泽量化评价的方法进行具体说明。一种用于干茶色泽量化评价的方法，其包括：s1.将干茶平铺，并对平铺后的干茶拍照，得到样品照片；s2.在hsb模式的基础上，将色度分为多个色相类别；s3.对样品照片中每个像素点的色度进行采集，并归类到多个色相类别；s4.以色度为横坐标，像素点个数为纵坐标，构建色相曲线；s5.以色相曲线中最高波峰及其两个相邻波谷所围成的色相类别为主色相类别。首先，要想对干茶的色泽进行量化，就必须选定一种颜色量化的标准。目前对颜色进行定量的方法主要有四种模式，分别为rgb模式、cmyk模式、lab模式和hsb模式，其中rgb模式是基于发射光谱，利用r(红)、g(绿)、b(蓝)三种光叠加表达不同颜色，主要用于电视、显示器、灯等发光物体；cmyk模式是基于吸收光谱，利用c(青色)、m(洋红)，y(黄色)，k(黑色)四种颜色叠加表达不同颜色，主要用于出版打印；lab模式是有国际照明委员会(cie)于1976年公布的一种色彩模式，它利用l(亮度)和外两个色彩通道，即a和b来表示，a通道包括的颜色是从深绿色到灰色再到亮粉红色，b通道则是从亮蓝色到灰色(中亮度值)再到黄色，弥补了rgb和cmyk两种色彩模式的不足；hsb模式是以人类对颜色的感觉为基础，利用h(色相)，s(饱和度)，b(亮度)三种颜色的基本特性对颜色进行量化，发明人经过对比后，发现hsb模式简单明了，通俗易懂，且能够有效衡量干茶的多种指标，最为适合用来对干茶的色泽进行量化。在hsb模式中，饱和度和亮度以百分比值(0-100％)表示，色度以角度(0°-360°)表示。在干茶的色泽量化过程中，发明人将色度均分为24个色相类别，每个色相类别跨度为15度。优选地，发明人从0度起，每15度作为一个色类的中心，左右延展7.5度，作为色类界限，由于色相值为整数，所以避免了临界值归属不清的问题。具体的色度及色相类别参照表1所示。表1.各色相类别的色度分布色相中心色度范围色相类别色相中心色相范围色相类别1352.5-360,0-7.5红色13172.5-187.5青色27.5-22.5橘红色14187.5-202.5青蓝色偏青色322.5-37.5橘色15202.5-217.5青蓝色437.5-52.5橘黄色16217.5-232.5青蓝色偏蓝色552.5-67.5黄色17232.5-247.5蓝色667.5-82.5黄绿色偏黄色18247.5-262.5蓝紫色782.5-97.5黄绿色19262.5-277.5紫色897.5-112.5黄绿色偏绿色20277.5-292.5紫粉色9112.5-127.5绿色21292.5-307.5品红10127.5-142.5青绿色偏绿色22307.5-322.5紫红色偏品红11142.5-157.5青绿色23322.5-337.5紫红色12157.5-172.5青绿色偏青色24337.5-352.5朱红色在进行样品照片采集时，为了更好的进行比对，需要对拍照的条件进行统一。可选地，对干茶进行拍照是在单一光源下进行，摄像头距干茶表面的距离为40～60cm。在实际操作时，发明人自制了尺寸为30cm*30cm*50cm的箱体，箱体下部设23cm*23cm样品抽屉，抽屉底部上表面做防滑处理。箱体内壁和抽屉为白色磨砂材质，内壁四周及顶端安装白色柔光光源，箱体顶端安装高清摄像头。在使用时，只需将干茶在样品抽屉中铺满薄薄的一层，再用箱体顶端的高清摄像头拍照即可，箱体的结构有效地保证了拍照的距离和单一光源。可选地，将样品照片裁剪为分辨率不超过1024*683，且不低于600*400的图样，再进行色度采集。对于样品照片的裁剪可以通过编写程序在拍照的过程中自动完成，将样品照片裁剪为统一标准可以提高对比的准确性。需要特别说明的是，上述范围时处于数据处理的准确性和效率综合考虑的结果，当分辨率低于600*400时，由于像素点数量过低，会影响到数据分析的准确性；而当分辨率超过1024*683则因为像素点过多，虽然会提高准确性，但会拖慢数据分析的效率。进一步地，为了得到更准确的结论，在判定主色相类别时，以色相曲线中最高波峰及其两个相邻波谷的横坐标计算重心坐标，以重心坐标所在的色相类别为主色相类别，重心坐标的计算公式为h0＝(h1+h2+h3)/3(式一)式中，h0为重心坐标，h2为最高波峰的横坐标，h1、h3分别为两个相邻波谷的横坐标。除此之外，在进行分析时，可以将出现频次少于总像素量1％的色相类别定义为干扰噪音予以清除，从而减少运算时的处理量，提高运算效率。具体清除干扰噪音的方式，可以通过以下判别式来进行。式中，xi为某一色相类别中像素点的占比。进一步地，该用于干茶色泽量化评价的方法，还包括对干茶花杂程度的判别：当色相曲线只有1个波峰时，可直接判定为纯色，花杂系数可直接赋值为0；当色相曲线具有多个波峰时，则需要计算干茶的花杂系数；花杂系数的计算公式为v＝(∑li*yi)/ymax(式三)式中，v为花杂系数，li＝ni+1，ni为第i个波峰到最大波峰之间所间隔的色相类别的最小数量；yi为第i个波峰对应的像素点的个数占全部波峰像素点总数的百分比；ymax为最大波峰的像素点的个数占全部波峰像素点总数的百分比。在实际操作时，可以将表1中的各色相类别进行编号，挑选一个颜色(若评价绿茶，可选择绿色；若评价红茶，可选择品红色；以简化计算)作为中心，编号为0。其余色相类别按照顺时针依次编号1、2、3……12，逆时针依次编号-1、-2、-3……-11，然后通过下式计算li。li＝|na-nb|(当|na-nb|≤12时)li＝||na-nb|-24|(当|na-nb|＞12时)(式四)式中，na和nb分别为两个波峰对应的色相类别的编号。花杂系数代表了干茶的花杂程度，v越大，表明干茶的颜色越花杂；v越小则表明干茶的颜色越统一。优选地，波峰位置可以通过以下判定函数来判定，当xi＞xi-1，且xi＞xi+1，也即某一色相类别的像素点数量，同时大于其相邻两个色相类别中的像素点数量，判定为波峰，输出为1；若不满足上述条件，则输出为0。进一步地，本发明实施例所提供的用于干茶色泽量化评价的方法，还包括：对样品照片中每个像素点的饱和度进行采集，并计算干茶的显毫系数，显毫系数的计算公式为式中，fx为显毫系数，xi为各像素点的饱和度，为所有像素点的饱和度的平均值，n为像素点总数。fx代表了干茶的显毫程度，数值越高，表示干茶显毫程度高，数值越低，表示干茶显毫程度越低，甚至是不显毫。进一步地，在得到显毫系数后，可通过显毫辨别函数判断干茶的显毫程度，显毫辨别函数如下式中，δ1、δ2、δ3均为经验系数，由专家评审结果统计得到。具体地，前期通过收集足够多的专家评审样本，测出样本的显毫系数，与专家结论进行对应，并统计归纳出经验系数，随着专家评审样本的增加，该经验系数将会越加的准确。进一步地，本发明实施例所提供的用于干茶色泽量化评价的方法，还包括：对样品照片中每个像素点的亮度进行采集，并计算干茶的明暗系数，明暗系数的计算公式为式中，fy为明暗系数，fx为显毫系数，yi为各像素点的亮度，为所有像素点的亮度的平均值，n为像素点总数。fy代表了干茶的明暗程度，数值越高，表示干茶越亮，数值越低，表示干茶越暗。在得到明暗系数后，可以通过明暗辨别函数判断干茶的显毫程度，明暗辨别函数如下若以绿茶为例，根据不同的明暗程度，可以分为嫩绿、绿、深绿以及墨绿，明暗辨别函数如下式中，ε1、ε2、ε3均为经验系数，由专家评审结果统计得到。具体地，前期通过收集足够多的专家评审样本，测出样本的明暗系数，与专家结论进行对应，并统计归纳出经验系数，随着专家评审样本的增加，该经验系数同样将会越加的准确。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了一种用于干茶色泽量化评价的方法，其包括：s1.将干茶平铺，并对平铺后的干茶在单一光源下，50cm远处拍照，得到样品照片；通过自编的裁剪软件，将样品照片裁剪为分辨率1024*683，裁剪后的样品照片如图1所示；s2.在hsb模式的基础上，将色度分为多个色相类别，色相类别及色度范围参照表1；s3.对样品照片中每个像素点的色度进行采集，并归类到多个色相类别，统计结果如表2所示；表2.色相类别统计结果按照式二对数据进行简化，得到的数据如表3所示；表3.色相类别统计简化结果s4.根据表3数据，以色度为横坐标，像素点个数为纵坐标，构建色相曲线(如图2所示)；s5.以色相曲线中最高波峰及其两个相邻波谷所围成的色相类别为主色相类别，具体方法为：通过式一进行计算，h0＝(h1+h2+h3)/3＝(30+165+75)/3＝90。也即是说，该干茶产品的主色相为黄绿色(82.5～97.5度)。s6.通过波峰判定，该色相曲线中仅有1个波峰，花杂系数v赋值为0，判定为纯色(极匀净)。s7.对样品照片中每个像素点的饱和度进行采集，并根据式五计算出显毫系数fx＝1.889，与专家评审数据库进行比对，得到显毫程度为极显毫。s8.对样品照片中每个像素点的饱和度进行采集，并根据式七计算出明暗系数fy＝3.611，与专家评审数据库进行比对，得到明暗程度为嫩绿。s9.汇总s5～s8的结论，得出该干茶样品的色泽为：黄绿色、极匀净、极显毫、嫩绿。实施例2s1.将干茶平铺，并对平铺后的干茶在单一光源下，50cm远处拍照，得到样品照片；通过自编的裁剪软件，将样品照片裁剪为分辨率1024*683，裁剪后的样品照片如图3所示；s2.在hsb模式的基础上，将色度分为多个色相类别，色相类别及色度范围参照表1；s3.对样品照片中每个像素点的色度进行采集，并归类到多个色相类别，统计结果如表4所示；表4.色相类别统计结果按照式二对数据进行简化，得到的数据如表5所示；表5.色相类别统计简化结果s4.根据表3数据，以色度为横坐标，像素点个数为纵坐标，构建色相曲线(如图4所示)；s5.以色相曲线中最高波峰及其两个相邻波谷所围成的色相类别为主色相类别，具体方法为：通过式一进行计算，h0＝(h1+h2+h3)/3＝(45+120+90)/3＝85。也即是说，该干茶产品的主色相为黄绿色(82.5～97.5度)。s6.通过波峰判定，该色相曲线中仅有4个波峰，并以绿色为0，对各色相分类进行编号，判定结果如标6所示。表6.波峰判定结果编号色相类别像素点数量1-7橘红色02-6橘色03-5橘黄色04-4黄色05-3黄绿色偏黄色06-2黄绿色17-1黄绿色偏绿色080绿色091青绿色偏绿色1102青绿色0113青绿色偏青色1124青色0135青蓝色偏青色0146青蓝色0157青蓝色偏蓝色1168蓝色0179蓝紫色偏蓝色01810蓝紫色01911蓝紫色偏紫色02012紫色021-11紫红色偏紫色022-10紫红色023-9紫红色偏红色024-8红色0由表6可以看出，该干茶产品的色相曲线存在4个波峰，分别为黄绿色、青绿色偏绿色、青绿色偏青色、青蓝色偏蓝色。按照式四和式三计算，计算结果如表7所示。表7.花杂系数计算结果计算得到花杂系数v＝5.794，判定为花杂。s7.对样品照片中每个像素点的饱和度进行采集，并根据式五计算出显毫系数fx＝1.075，与专家评审数据库进行比对，得到显毫程度为略显毫。s8.对样品照片中每个像素点的饱和度进行采集，并根据式七计算出明暗系数fy＝2.131，与专家评审数据库进行比对，得到明暗程度为墨绿。s9.汇总s5～s8的结论，得出该干茶样品的色泽为：黄绿色、花杂、略显毫、墨绿。综上所述，本发明的一种用于干茶色泽量化评价的方法，其通过采集干茶的样品照片，并对样品照片中的各像素点进行数据采集，通过统计的方式，来判定干茶的主色相类别。该方法操作简单，使用方便，相比于现有技术中由专家评审主观判断的方式来说，更为客观准确，能够对茶叶的品质进行精准量化，保证茶叶评级的准确性。一种用于干茶色泽量化评价的设备，其可以采用上述用于干茶色泽量化评价的方法对干茶的样品照片进行处理，快速高效地得出干茶色泽量化评价。实施例3本实施例提供了一种用于干茶色泽量化评价的设备，其包括图像采集模块和数据处理模块。可选地，该设备包括采样箱，采样箱的箱体整体尺寸为30cm*30cm*50cm，箱体下部设23cm*23cm样品抽屉，抽屉底部上表面做防滑处理，可在拍摄过程中，防止干茶样本滑动。箱体内壁和抽屉为白色磨砂材质，可以避免反光对拍照造成影响。箱体内壁四周及顶端安装白色柔光光源。图像采集模块可对干茶进行拍照，得到样品照片。其包括箱体顶端安装的高清摄像头。在使用时，只需将干茶在样品抽屉中铺满薄薄的一层，再用箱体顶端的高清摄像头拍照即可，箱体的结构有效地保证了拍照的距离和单一光源。此外，图像采集模块中还集成了由发明人自行设计的裁剪程序(图像自动剪裁软件)，可以将拍摄得到的图片自行剪裁为所需的分辨率。此外，该设备还包括数据处理模块，数据处理模块中内置了发明人自行设计的运算软件(专用hsb像素提取系统、干茶hsb像素分析系统)，其可以按照上述用于干茶色泽量化评价的方法，对干茶的样品照片进行运算，并作出干茶色泽量化评价。在此基础上，数据处理模块中还内置了专家审评标准化数据库，该数据库可以提供经验系数，用于对干茶的显毫程度和明暗程度进行对比。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12