茶葉商品包裝中的攝影技巧分析

王月然

（湖北工業(yè)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(yè)大學工程技術學院藝術設計系，湖北武漢430068）

隨著社會的發(fā)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(fā)展，加快了社會信息化、網(wǎng)絡化和智能化的進程，人們對醫(yī)療健康、財產(chǎn)安全、交通安全等各行各業(yè)的要求也越來越高。因此網(wǎng)絡攝影系統(tǒng)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?；谝陨媳尘?，本文基于網(wǎng)絡技術對茶葉商品包裝攝影系統(tǒng)做了分析研究。

網(wǎng)絡技術；茶葉商品包裝；攝影技巧

隨著人們生活質(zhì)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(tǒng)平臺了。本設計使用熱門的網(wǎng)絡開發(fā)技術以及當下流行的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，設計了一種基于網(wǎng)絡的茶葉商品攝影系統(tǒng)平臺。

1 茶葉商品包裝攝影系統(tǒng)簡介

針對茶葉包裝攝影系統(tǒng)的開發(fā)應用，網(wǎng)絡攝影技術能為產(chǎn)品開發(fā)服務商提供集成中央處理器、DaVinci軟件、DaVinci的卡發(fā)工具、技術服務支持，以減少產(chǎn)品研發(fā)的進程，加速了攝影領域設備的應用的步伐。網(wǎng)絡攝影技術采用基于ARM+DSP的雙核SoC處理器，集成了網(wǎng)絡攝影設備開發(fā)專用的協(xié)處理器引擎，超越傳統(tǒng)意義上開發(fā)工具和技術支持，在此基礎上拓展了攝影開發(fā)所需要的基本軟件，增加了內(nèi)部函數(shù)庫的功能以及相關API接口，使得開發(fā)者在開發(fā)的過程中可以直接調(diào)用內(nèi)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(xiàn)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(tǒng)的成本簡化了設計。DaVinci技術不僅包含了處理器以及傳統(tǒng)的開發(fā)工具和應用支持，還包含了嵌入式操作系統(tǒng)，開發(fā)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(shù)，使開發(fā)者更快更容易的實現(xiàn)網(wǎng)絡攝影的開發(fā)。

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

攝影的開發(fā)工具套件：在傳統(tǒng)低成本的初始開發(fā)套件的基礎上，提供了更加完整優(yōu)秀的開發(fā)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(fā)環(huán)境，DevRocketIDE等，這些優(yōu)秀開發(fā)套件縮短了應用程序開發(fā)的周期流程。

攝影軟件：在網(wǎng)絡攝影處理器上運行的軟件都歸化為網(wǎng)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(tǒng)，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(wǎng)絡攝影軟件模塊，促進了軟件的快速開發(fā)。

攝影處理器系統(tǒng)：基于高運算速度的DSP的片上系統(tǒng)（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(shù)字圖像設備開發(fā)對高效性能、價格低廉、開發(fā)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(chǎn)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(yè)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(xù)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(shù)情況下，茶葉產(chǎn)品包裝攝影監(jiān)測場景比較復雜，為了實現(xiàn)監(jiān)測功能，對傳感器的部署具有嚴格要求。一般來說，茶葉產(chǎn)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(jiān)測目標出現(xiàn)在監(jiān)測范圍內(nèi)，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(xiàn)在監(jiān)測區(qū)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(chǎn)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(nèi)，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(fā)現(xiàn)這2幀圖像的差異性是不容易的，倘若攝影連續(xù)拍攝時，就更加難以區(qū)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(chǎn)品包裝攝影中，由于監(jiān)測背景固定，且傳感器節(jié)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(fā)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(wěn)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(xiàn)，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(xiàn)代信號處理方法的出現(xiàn)奠定了基礎。茶葉商品包裝圖像信號在空域、時域中表現(xiàn)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(jīng)過傅立葉變換后的圖像卻只有黑白兩種像素構成，數(shù)值0代表黑色像素，數(shù)值1代表白色像素，原圖像中的所有內(nèi)容由空間很小的白色區(qū)域組成，并且這個白色區(qū)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(jīng)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(shù)只使用實數(shù)。與DFT系數(shù)都是復數(shù)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(chǎn)生的跳躍和吉布斯現(xiàn)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(jīng)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(yōu)點，這使得其在茶葉包裝數(shù)據(jù)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(fā)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(jié)信息。信號x(t)的小波變換是由尺度函數(shù)和小波函數(shù)兩者共同來完成，函數(shù)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(jié)和輪廓信息?；贒WT的這種特點，信號信息可以集中體現(xiàn)在小數(shù)系數(shù)上，且隨著茶葉商品包裝圖像分解層次的增加，其數(shù)據(jù)量并未增加。

2.2.4 雙樹復數(shù)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(xiàn)其稀疏變換的功能。茶葉包裝圖像經(jīng)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(jīng)過比較之后發(fā)現(xiàn)，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(yōu)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?？傊珼T-CWT在效果上不僅繼承小波變換的優(yōu)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(zhì)量。

3 結語

當前，現(xiàn)有的攝影設備價格昂貴，同時茶葉商品包裝的攝影環(huán)境種類單一，不能同時攝影茶葉商品包裝中多種角度，現(xiàn)有的設備還沒有無線通信的功能，用戶不能遠距離查看現(xiàn)場的情況。本文所介紹的茶葉商品包裝攝影系統(tǒng)采用網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，是因為此操作系統(tǒng)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(wǎng)絡操作系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性和可靠性。

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湖北工業(yè)大學工程技術學院課題“基于WEB虛擬實驗教學環(huán)境的商業(yè)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(yè)攝影。