基于多智能體的茶葉圖像智能等級鑒定技能研究

崔 一

（平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平頂山 461001）

中華民族的茶文化由來已久，經(jīng)過祖先的探索發(fā)現(xiàn)，把它發(fā)揚(yáng)光大，精巧的茶具、醇香的茶湯令人交口稱贊。茶湯的質(zhì)量與口感不僅與煮茶的火候操作有關(guān)，更與茶葉的質(zhì)量有關(guān)，茶葉的分類非常繁瑣，一般可分為超1級、2級、3級等等,一些特殊的茶被細(xì)分的更為精細(xì)，級別不同，品質(zhì)各有差異。在古代，一般都是有經(jīng)驗(yàn)的茶農(nóng)通過觀察比對對茶葉進(jìn)行分類，因?yàn)橐郧吧钯|(zhì)量低，只有貴族才有能力買到的茶，而且平民百姓也沒有閑情逸致飲茶。所以需求不是那么大。但是，發(fā)展到當(dāng)今時(shí)代，人們的生活水平顯著提高。對茶葉的需求量也與日俱增。茶葉產(chǎn)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中也占有一定的地位，繼續(xù)應(yīng)用古老的鑒別方法顯然力不從心。此外，傳統(tǒng)的關(guān)于茶葉圖像的智能分類算法主要通過采集到的茶葉色彩、粒形豐滿度等數(shù)據(jù)，通過經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分類。存在人的主觀意識因素，難免會出現(xiàn)偏差。茶葉市場中，根據(jù)茶葉的優(yōu)劣與性能不同而細(xì)分為許多等級，價(jià)格也有非常大的差距。所以，傳統(tǒng)的茶葉品級設(shè)置方法存在一些弊端。

1 傳統(tǒng)鑒別茶葉的弊端

1.1 傳統(tǒng)方法的原理

1.1.1 首先，傳統(tǒng)分類措施必須采集清楚的圖像，并按照圖像的主要細(xì)節(jié)，依據(jù)葉片的大小、完整程度和色澤對其分類。然而，當(dāng)要檢測比較多的樣品時(shí)，往往需要大面積遠(yuǎn)距離的操作，因?yàn)檎掌陔x地面較遠(yuǎn)的地方拍攝，收集的圖像品質(zhì)較低，而且容易受外界影響，以至于使圖像更壞[2]。所以，取到的茶葉特色不明顯，甚至?xí)G失，或者出現(xiàn)大面積脫模的現(xiàn)象，以至于圖像的主要信息不完善，主要的特征不夠精確，特征的應(yīng)用程度比較低。

1.1.2 由于形成的圖像清晰度比較差，在這種情況下應(yīng)用傳統(tǒng)模式進(jìn)行茶葉等級鑒定獲取的信息一定有很多缺陷，不僅耗時(shí)費(fèi)力而且及其容易受到人為因素影響。茶葉的關(guān)鍵細(xì)節(jié)特征不完整，因而導(dǎo)致茶葉等級識別的正確率太低。人工茶葉分級存在諸多不方便和缺點(diǎn)，費(fèi)勁費(fèi)力，受主觀要素影響比較大。茶葉的質(zhì)量低而且茶的顏色也不清楚，影響到了茶葉的有效數(shù)據(jù)不能夠識別，茶葉品級的鑒別出現(xiàn)很大的偏差等問題。

1.1.3 科技就是為了讓生活更美好，智能的鑒定方法不僅節(jié)約了大量的時(shí)間金錢，還簡化了操作過程，提高鑒定的準(zhǔn)確性與速度。使用函數(shù)提取多個像素的不同特點(diǎn)，采用模糊的特征提取方法對茶葉的特征重新定位。將特征提取后作為下一個辨認(rèn)的對照組，并通過一些不太清楚的特色形狀來實(shí)現(xiàn)迭代更替的辨別。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改良后的措施可以有效地分辨茶葉圖像的等級，并取得了良好的成果[3]。通過改善，圖片信息增強(qiáng)就是指必須通過突出圖像的一些主要要素。同時(shí)，減弱或去除某些不必要的因素，通過這種方法我們可以改善圖像的清晰品質(zhì)，圖像加強(qiáng)的效果就是使圖像的某些特色愈來愈清明和突出。

1.1.4 有效的依照識別任務(wù)識別圖片，然后解決茶葉好壞鑒定的問題，經(jīng)過研究我們改進(jìn)了傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法的毛病。專家以一張不清晰的照片、普通的鑒定措施和素聚類的剖析算法對主成分進(jìn)行剖析，這種鑒定方式一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就大大提高了鑒別的準(zhǔn)確率，促進(jìn)了當(dāng)代茶葉產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展?；趫D像的智能茶葉等級，模糊圖像的分割就是選取少量的圖片的重要細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)的特色參數(shù)不會和傳統(tǒng)的茶葉鑒定方法一樣有較低的準(zhǔn)確性，而且傳統(tǒng)落后的檢測措施具有非常多的限制因素。

1.2 傳統(tǒng)方法的改進(jìn)

1.2.1 作為此像素點(diǎn)的灰度值所敘述的進(jìn)程可以用方程式來表示，這個鑒定的模式就是通過計(jì)算機(jī)圖像處鑒定方式原理。采集茶葉外形模型的圖像色彩中所有像素[3]。通過利用空間建立的模型要點(diǎn)，細(xì)節(jié)特點(diǎn)的S、H、C分別是這幅圖像中的從三個重要的因素。從這里面可以得到許多有參考意義的的茶葉圖像的特點(diǎn)，把圖片經(jīng)過灰度處理后的灰度圖就是三種比較根本的顏色的色彩比重，經(jīng)過對茶葉等級分類的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)果剖析，把他重要的這個像素點(diǎn)用一個分量表示，不同等級有不一樣的特色標(biāo)準(zhǔn)這就是區(qū)分不同的茶葉等級的主要依據(jù)。因?yàn)榱炼赛c(diǎn)的值與像素點(diǎn)和亮點(diǎn)的灰度值成正比關(guān)系，所以使用以上論述的措施能夠把采集到的茶葉圖像信息和相片清晰程度的信息反饋。通過以上的辦法我們就能夠把所得到的圖片信息進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果分析，即使我們所得到的圖片清晰度不夠，但是我們依然可以得到有效的茶葉等級反饋信息。

1.2.2 其實(shí)用傳統(tǒng)的方法鑒別茶葉等級和茶葉的質(zhì)量的有效性和準(zhǔn)確程度是有跡可循的，它與圖片的模糊程度和細(xì)節(jié)的變化是有聯(lián)系。葉片脈絡(luò)的細(xì)節(jié)是鑒別茶葉好壞的關(guān)鍵因素，所以，可以推斷因?yàn)閳D片不夠清晰而導(dǎo)致葉脈難以辨認(rèn)的等級分類當(dāng)然也就不夠準(zhǔn)確。

1.2.3 茶葉的等級是通過高清的圖片，依照葉片的色彩、和完整程度以及脈絡(luò)的紋理清晰度進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析?，F(xiàn)在比較先進(jìn)的方法就是sora類的檢測計(jì)算法，主要成分識別法等。隨著農(nóng)業(yè)領(lǐng)域科技的不懈堅(jiān)持，我們?nèi)〉昧撕芎玫某煽?，多功能智能體的茶葉檢測方法也一直在改進(jìn)。

2 當(dāng)代茶葉鑒別方法的原理和改進(jìn)

2.1 通過鑒別準(zhǔn)確性的原理

2.1.1 由我們所學(xué)物理知識可知，圓柱形電容器的電容量2πe取決于類型的大小稱為圓柱形傳感器，其電容取決于介電系數(shù)E，和ε=eoe，由于E相對介電常數(shù)取決于物質(zhì)的化學(xué)成分。茶的本質(zhì)就是所散發(fā)出的氣味和氧氣、氮?dú)馑Y(jié)合產(chǎn)生的特殊香氣，所以它是一種比較渙散的物質(zhì)，茶葉所具有的化學(xué)本質(zhì)物質(zhì)和他所散發(fā)的氣味是有區(qū)別的[3]。所以，茶的系數(shù)E并一個不變的數(shù)，他是隨外界因素時(shí)刻變化的，也與茶的種類和茶的品質(zhì)有關(guān)。檢測的數(shù)據(jù)顯示，TEAD在在2~5區(qū)間內(nèi)波動。

2.1.2 因?yàn)椴枞~的a值比空氣的Eo值大，所以葉片之間的間距減小，所得結(jié)果是d大，則所測的間隙較大，反之亦然。質(zhì)量好的高檔茶，分子結(jié)構(gòu)致密每個個體之間的空間很小，流動性很好。所以當(dāng)茶葉流入傳感器的時(shí)候縫隙發(fā)生變化，縫隙變小則總的合成量相對較大；而低質(zhì)量的茶葉大，流動性差，容易鉤住對方，E總是很低；所以這就是兩者的差距。從外形上面來說，系數(shù)（E）與品級呈正相關(guān)的關(guān)系。茶里面含有幾百種化學(xué)物質(zhì)，不同物質(zhì)的E值隨著等級的不同而發(fā)生改變。測量結(jié)果表明，同樣的一種茶，所含物質(zhì)也大不一樣；水是組成中最重要的部分，它以分子的形式存在，E在檢測中受水分影響的非常大；因而，在茶葉等級測定時(shí)不應(yīng)該受水分的影響，所以要先把茶葉中水分的含量檢測出來，在進(jìn)行茶葉的評估。

2.1.3 對采納異次測量電路的多種測試設(shè)備測試后發(fā)現(xiàn)，必須有高精度測量方法才有可能對茶葉進(jìn)行等級檢測。如今采用高阻抗測量的電容電容器橋接電路，為了實(shí)現(xiàn)更高的測試精度，采用了五端電流電壓法，即兩個電流端子、兩個電壓端子和一個屏蔽端子，從而彌補(bǔ)了三端和四端測量的缺點(diǎn)，克服了分散電容對高阻抗測量的影響。這種機(jī)器的好處在于靈敏度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、數(shù)據(jù)垂現(xiàn)性比較直觀、觀察的數(shù)據(jù)較為精密、能滿足多種檢測。

3 結(jié)束語

為了防止傳統(tǒng)的檢測辦法的一些弊端，研究人員研發(fā)了一種比較新型的依靠于低品質(zhì)圖像的可以多次檢測茶等級的鑒定措施，這種評價(jià)的核心就是把不夠清楚的圖片進(jìn)行特征提取，選取一些較為重要的部分進(jìn)行分析，收集一些重要的參數(shù)比，并搜集起來作為下一次檢測的基礎(chǔ)。不會像以前傳統(tǒng)方法一樣對于清晰度的嚴(yán)重挑剔性，所以這種檢測方法是非常具有革新意義的。