茶葉商品包裝中的攝影技巧分析

王月然

（湖北工業大學工程技術學院藝術設計系，湖北武漢430068）

茶葉商品包裝中的攝影技巧分析

王月然

（湖北工業大學工程技術學院藝術設計系，湖北武漢430068）

隨著社會的發展以及生活水平的提高，越來越多的人喜愛喝茶。因此，茶葉商品包裝的好壞關系到人們身體的切身健康。科學技術的迅速發展，加快了社會信息化、網絡化和智能化的進程，人們對醫療健康、財產安全、交通安全等各行各業的要求也越來越高。因此網絡攝影系統得到了日新月異的更新，同時也推動了多媒體領域相關的軟件和硬件相關技術的快速進步。基于以上背景，本文基于網絡技術對茶葉商品包裝攝影系統做了分析研究。

網絡技術；茶葉商品包裝；攝影技巧

隨著人們生活質量的不斷提高和生活意識的不斷加強，人們開始意識到身體健康的重要性，開始追求綠色的生活方式，而茶葉商品包裝的綠色化更是放在首要的位置，對于茶葉商品包裝的攝影問題從而擺在了人們的面前，這就需要一種設備來完成這個功能，這就是需要我們研究的茶葉攝影系統平臺了。本設計使用熱門的網絡開發技術以及當下流行的網絡操作系統，設計了一種基于網絡的茶葉商品攝影系統平臺。

1 茶葉商品包裝攝影系統簡介

針對茶葉包裝攝影系統的開發應用，網絡攝影技術能為產品開發服務商提供集成中央處理器、DaVinci軟件、DaVinci的卡發工具、技術服務支持，以減少產品研發的進程，加速了攝影領域設備的應用的步伐。網絡攝影技術采用基于ARM+DSP的雙核SoC處理器，集成了網絡攝影設備開發專用的協處理器引擎，超越傳統意義上開發工具和技術支持，在此基礎上拓展了攝影開發所需要的基本軟件，增加了內部函數庫的功能以及相關API接口，使得開發者在開發的過程中可以直接調用內部符合其算法標準的的DSP代碼。

商品包裝攝影技術是一種涵蓋了多方面的集成體，包括軟件方面和硬件方面的強力技術支持，DaVinci平臺中央處理器將高性能可編程的DSP核、存儲器、外設以及具有設備管理的ARM核集成在一起，它包括一個可編程的DSP處理器，以及面向攝影的硬件加速器，為實現的壓縮-解壓縮算法及其他通信信號處理提供所需的計算功能；他還將一個RISC處理器和DSP組合在一起，增加了對控制界面和用戶界面的支持，使之更加易于編程；所集成的攝影外設，降低了系統的成本簡化了設計。DaVinci技術不僅包含了處理器以及傳統的開發工具和應用支持，還包含了嵌入式操作系統，開發多媒體應用的基礎軟件，以及針對攝影圖像音頻話音處理的標準化庫函數，使開發者更快更容易的實現網絡攝影的開發。

DaVinci技術是內涵豐富的綜合體，是一個基于可編程DSP系統的高效和擁有堅實競爭力的網絡攝影/音頻組件的集合，包含了處理器、DaVinci軟件、DaVinci開發工具和第三方合作伙伴的技術支持，網絡攝影技術包括如下幾個方面：

攝影的開發工具套件：在傳統低成本的初始開發套件的基礎上，提供了更加完整優秀的開發工具套件以及更加可視化的參考設計，比如DVTB，ARM/DSP集成開發環境，DevRocketIDE等，這些優秀開發套件縮短了應用程序開發的周期流程。

攝影軟件：在網絡攝影處理器上運行的軟件都歸化為網絡攝影軟件，攝影圖像編碼/解碼器，可裁剪定制的嵌入操作系統，功能齊全的應用程序接口以及DaVinci可配置的軟件框架構成了網絡攝影軟件模塊，促進了軟件的快速開發。

攝影處理器系統：基于高運算速度的DSP的片上系統（SoC）處理芯片，裁剪集成了可編程的DSP核、低功耗高性能的ARM核在擁有DSP高速處理能力的同時兼具ARM強大的管理機制，因而保證了數字圖像設備開發對高效性能、價格低廉、開發便捷需求的要求。

攝影技術服務支持：TI的第三方合作伙伴在推出其產品的同時，也提供了對相關平臺和相關codec的支持，這些由第三方提供的不同領域的技術保障確保了用戶應用的專業性。

2 茶葉商品包裝中的攝影技巧分析

2.1 攝影圖像的冗余技巧

在茶葉商品包裝攝影中，攝影圖像作為主要感知信息之一，無論是單幀圖像，還是連續攝影流，它們有一個共同特征，就是存在大量的冗余信息。并且在大多數情況下，茶葉產品包裝攝影監測場景比較復雜，為了實現監測功能，對傳感器的部署具有嚴格要求。一般來說，茶葉產品包裝攝影圖像的背景是固定不變的，所以拍攝的攝影序列背景也大致相同，使得攝影序列前后幀之間存在很強的相關性。當監測目標出現在監測范圍內，目標圖像之間有著很強的依賴性，這進一步加強了攝影圖像序列之間的相關性。當同一個目標出現在監測區域的不同位置時，也使得單幀圖像在空間上存在相關性。正由于時間相關性和空間相關性的存在，導致攝影圖像中存在冗余，而圖像壓縮就是為了去除冗余。

2.1.1 空間冗余技術。圖像的空間冗余也叫幾何冗余，是圖像中最主要的冗余。其產生的主要原因是圖像的像素之間存在很強的相關性，一般情況下，在單幀攝影圖像內，相鄰像素的灰度之間具有很強的依賴性，它們的像素值大多相近，導致存在冗余。也就是這個特征，為茶葉商品包裝圖像的進一步壓縮提供了很大的空間。

2.1.2 時間冗余技術。時間冗余主要考慮的是攝影序列前后相鄰幀之間的冗余。對于茶葉商品包裝攝影的相鄰2幀圖像，想通過肉眼去發現這2幀圖像的差異性是不容易的，倘若攝影連續拍攝時，就更加難以區分。由此可知，相鄰的2幀圖像越相似，前一幀圖像為后一幀圖像所提供的相關信息就越多，兩幀之間存在的冗余信息就越多。

2.2 攝影圖像的稀疏技巧

稀疏表示是一種常用的信號處理方法，在一些相關領域中得到廣泛應用。選一個合適的稀疏基對圖像進行稀疏變換，可以大大減小圖像中的冗余信息。在茶葉產品包裝攝影中，由于監測背景固定，且傳感器節點在部署上具有重疊性，導致獲得獲取的圖像存在冗余性。從信息論的角度來看，圖像的稀疏表示在一定條件下可以對圖像進行壓縮，其主要原理就是通過減少圖像中的冗余而達到壓縮。隨著圖像處理技術的發展，稀疏表示方法也不斷提升，常用的稀疏表示方法有FT、離散傅里葉變換、WT、DWT、DCT以及DT-CWT。這些稀疏變換的目的就是為了找到最佳的稀疏空間，不同的稀疏空間適用于不同種類的圖像。

2.2.1 傅里葉變換技術。FT是一種分析信號的方法，對于處理各種平穩信號有很好的效果。FT通過把信號由時域變換到頻域，許多在時域無法處理的信號問題在頻域變得容易處理。同時，隨著DFT的出現，信號的處理速度有了很大的改善，被稱為是信號處理的里程碑，其為后來的正交變換和小波變換等現代信號處理方法的出現奠定了基礎。茶葉商品包裝圖像信號在空域、時域中表現形式比較復雜，但在頻域的表達卻很簡單。原圖像存在較多的視覺信息，經過傅立葉變換后的圖像卻只有黑白兩種像素構成，數值0代表黑色像素，數值1代表白色像素，原圖像中的所有內容由空間很小的白色區域組成，并且這個白色區域還向外擴散，這表明圖像的傅立葉變換在頻域比空域更稀疏。同時，lena相比于road圖像具有更多豐富的信息且充滿整個空間，其經過FT后，能量更加集中。

2.2.2 離散余弦變換技術。DCT是與傅里葉變換相關的一種變換，它類似于DFT，但是DCT系數只使用實數。與DFT系數都是復數相比，其在計算量上減少了一半以上，且性能接近于K-L變換，因此被廣泛應用于圖像變換編碼中。同時，由于DCT可以避免圖像塊邊界處產生的跳躍和吉布斯現象，因此，其在圖像與攝影編碼的JPEG、MPEG和H.264等國際編碼標準里有廣泛的應用。經過DCT處理后的圖像，其能量主要集中在低頻部分，且分布在圖像的左上角。同時，由于DCT具有去相關性強、能量集中性好等優點，這使得其在茶葉包裝數據壓縮中有很好的應用前景。

2.2.3 小波變換技術。WT是一種新的變換分析方法。它繼承和發展了短時傅立葉變換局部化的思想，突破了FT的局限性。WT能同時從頻域和時域角度對信號進行局部化分析，可以較好地提圖像細節信息。信號x(t)的小波變換是由尺度函數和小波函數兩者共同來完成，函數決定了信號時頻分析的性能，而信號的頻域信息則由尺度因子cn控制，其中，序列n控制著不同的時刻。通過對圖像進行不同尺度的小波變換，可以很容易地提取位于不同層次的細節和輪廓信息。基于DWT的這種特點，信號信息可以集中體現在小數系數上，且隨著茶葉商品包裝圖像分解層次的增加，其數據量并未增加。

2.2.4 雙樹復數小波變換。DT-CWT是一種特殊的小波變換，即具有超完備的特點，它采用兩個單獨的小波基對信號進行并行處理，以實現其稀疏變換的功能。茶葉包裝圖像經過DT-CWT處理之后的結果，每副茶葉商品包裝攝影圖像分別代表一個高頻子帶，經過比較之后發現，每幅圖表示的信息各異，換句話說，原來的圖像在這6個方向具有不同的幾何結構，分別代表著不同的結構信息，且每個方向各不相同，這也表明了DT-CWT具有多方向分解的優點，同時，不論從哪個圖上去看，都能夠清晰地看見原來包裝圖像的輪廓信息。總之，DT-CWT在效果上不僅繼承小波變換的優點，而且彌補了其缺點，具備了多方向選擇性和近似平移不變性特性。相比于DWT，DT-CWT更能夠保留圖像的輪廓和幾何結構，在重構過程中，可以大大提高圖像的重構質量。

3 結語

當前，現有的攝影設備價格昂貴，同時茶葉商品包裝的攝影環境種類單一，不能同時攝影茶葉商品包裝中多種角度，現有的設備還沒有無線通信的功能，用戶不能遠距離查看現場的情況。本文所介紹的茶葉商品包裝攝影系統采用網絡操作系統，是因為此操作系統方便了用戶可以自由的設計一些所需要的應用功能，另一方面網絡操作系統具有高穩定性和可靠性。

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湖北工業大學工程技術學院課題“基于WEB虛擬實驗教學環境的商業廣告攝影教學方法研究與應用”（課題編號：X2014018）。

王月然（1984-），女，湖北仙桃人，碩士研究生，講師，研究方向：商業攝影。