چکیده

وجود لکه، آثاربیماری و آفت بر روی پوست مرکبات یکی از اساسی ترین مسئله در متضرر شدن کشاورزان است. که این امر در بسته بندی مرکبات نیز خود را نشان می دهد. و مشتریان از خرید مرکبات معیوب خوداری می نمایند. در این مقاله برای جلوگیری از این معایب در صنایع بسته بندی و تبدیلی با استفاده از سیستم مکاترونیکی در ساخت دستگاه های غربال گری مرکبات یک روش بهینه معرفی می شود. نتایج حاصل از مقایسه این روش با سیستم دستی و مکانیکی اختلاف تا سطح معنی دار ۰/ ۰۱ نشان داد که این روش دارای هزینه کم، دقت و سرعت بالا می باشد.

واژههای کلیدی

بینایی ماشین، پایداری، پردازش تصویر، درجه بندی مرکبات.

-۱ مقدمه

امروزه علم و فناوری تفکیک و مرتب سازی مرکبات و تجهیزات مربوطه به آن در جوامع پیشرفته به عنوان یک صنعت بسیار مهم بکارگرفته می شود. که در اکثر واحدهای بزرگ کشاورزی و یا در مجاورت صنایع تبدیلی و تولیدی محصولات کشاورزی انواع تجهیزات تفکیک و مرتب سازی محصولات کشاورزی یافت می شود. با توجه به اهمیت موضوع تفکیک ومرتب سازی محصولات کشاورزی پژوهشهای مختلفی در این زمینه انجام شده است. که از آن جمله میتوان به استفاده چند طیفی دربینایی ماشین برای مرتب سازی مرکبات، تشخیص کیفیت ظاهری روی میوه مثل هلو، زیتون، پرتقال، سیب زمینی، فلفل میوه های هسته دار، پسته، گیلاس و قارچ اجرا شده است.[۱-۱۱]

امروزه با گسترش فناوری و پیشرفت نرم افزار و سخت افزارهای کامپیوتری امکان پردازش در سطح وسیع بر روی تصاویرجهت تشخیص کیفیت خارجی میوه فراهم شده است.[۱۲] فراتر از تشخیص کیفیت خارجی رنگ پوست میوه می توان برروی بیماریهای میوه که تاثیر کمتری دارند و باید این میوه ها از سایر میوه ها جدا شده و بصورت جداگانه به بازار عرضه شود.[۱۳] از دیگر مزایایی استفاده از بینایی ماشین در تفکیک

و مرتب سازی شناسایی بیماری و تاثیرات مواد شیمیایی بکار رفته برروی میوه ها است .[۱۴] از آثار موفق در این زمینه موفقیت در شناسایی کیفیت خارجی می باشد.[۱۵] باید توجه داشت که برروی میوه ها وجود ساقه وکاسه میوه باعث سردرگمی ماشین نشود. و ماشین به درستی در زمینه تشخیص لکه ، آثار بیماری و آفت بر روی پوست از ساقه و یا کاسه تصمیم گیری کند. البته این امر با تکنیک های بازرسی پیکسل به پیکسل در تصاویر رنگی امکان پذیر است.[۱۶] برخلاف چشم انسان بینایی ماشین محدود به منطقه و یا تاثیر پذیری از محیط نیست. بلکه می تواند به راحتی در طیف های گسترده کارکند.

و به بازرسی میوه ها با اشعه ماورای بنفش وحتی مادون قرمز نزدیک بپردازد.[۱۷] نتایج حاصل ازشناسایی کیفیت میوه با استفاده از اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز نزدیک بصورت ترکیبی روشهای قبلی را بهبود می بخشد.[۱۸] به منظور بررسی کیفیت ظاهری میوه استفاده از دوربین های در طیف ۴۰۰ و۱۰۰۰ نانومترجهت بهرهگیری از مادون قرمز نزدیک و یکی دیگر از روشها مورد استفاده جهت تشخیص کیفیت میوه ها استفاده از فلورسنت می باشد.[۱۹-۲۰] در روش استفاده از اشعه ماورای بنفش باید میوه ها از اتاق مخصوصی عبورکنند. کارگران که در آن اتاق مشغول به کار هستند باید با پوشیدن دستکش وعینک خود را محافظت

نمایند. تا در مدت زمان زیاد اشعه ماورای بنفش برای پوست آنها تاثیرات مخرب نداشته باشد.[۲۱]

با توجه به معایب پژوهش های ذکر شده در این مقاله با مقایسه روشهای قبلی یک روشی جدید معرفی می شود. که سرعت درجه بندی بالا ، هزینه کمتر و دقت خوبی در مرتب سازی مرکبات داشته باشد. و معایب روشهای پیشنهاد شده قبلی را بهبود دهد. در روش پیشنهادی جدید با استفاده از دو دوربین همه بعد پوست میوه پوشش داده می شود. و سپس با استفاده از پردازش تصویر بصورت همزمان دو بعدی چندین نتیجه حاصل می شود.که عبارتند از:-۱ تشخیص میوه خراب۲ -تشخیص حجم مرکبات۳ -تشخیص بیماریها از جمله لکه پوست مرکبات ، سفیدک ، آثار آفت بر روی پوست -۴تشخیص یکنواختی مرکبات-۵تشخیص اثرات موادشیمیایی استفاده شده بر روی پوست مرکبات-۶تشخیص تعداد مرکبات (تعداد مرکبات سالم و معیوب). البته این سیستم با کم کردن هزینه سرعت بالا و دقت کافی درتشخیص کیفیت ظاهری مرکبات کارآیی بیشتر نسبت به سایر سیستم ها می باشد. این پژوهش در چهار مرحله به طراحی سیستم درجه بندی و مرتب سازی مرکبات می پردازد. در مرحله اول کلیات و پیشینه سیستم های درجه بندی مرکبات گردآوری می شود. و مورد بررسی قرار می گیرد. در مرحله بعدی روی سیستم های درجه بندی ومرتب سازی مطالعه صورت می گیرد. مزایا و معایب سیستم درجه بندی، روشهای موجود با هم مقایسه می شوند. و در پایان مرحله دوم یک روش جدید مکاترونیکی پیشنهاد میشود. در مرحله سوم طراحی و پیاده سازی یک سیستم مکاترونیکی با استفاده از بینایی ماشین جهت درجه بندی و مرتب سازی مرکبات انجام می شود. در این مرحله دوربین ها با ارسال تصویر از خط تغذیه به نرم افزار برنامه نویسی با پردازش بر روی تصاویر برداشته شده کار بینایی ماشین را انجام خواهند داد. وسپس سیستم بر اساس نتایج پردازش تصویر کار تفکیک و مرتب سازی را انجام میدهد. و در مرحله آخر با جمع بندی نتایج بدست آمده سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته و راهکارها و پیشنهادات برای کارهای آتی ارائه می شود.

-۲ سیستم های درجه بندی

درجه بندی به معنی دسته بندی محصولات است .در واقـع، درجـه بنـدی محصولات کشاورزی به درجـه بنـدی انـواع میـوه هـا و سـایر محصـولات کشاورزی براساس اندازه، رنگ، شکل ظاهری و سـایر عوامـل و جداسـازی ناخالصی ها، میوه ها محصولات خراب و فاسد شده اطلاق مـی شـود. ایـن تحقیق بر آن است تا به بررسی تکنیک پردازش تصویر در تفکیک میوه که خود زیر مجموعه ای از تکنیک کلی تر بینایی ماشین است بپردازد. درجه بندی در کشاورزی ، مقدمه ای برای بسته بندی محصول کشاورزی اسـت. از زمان حضور بشر در روی زمین خاکی تا به حال چندین نوع درجه بندی استفاده شده که عبارتند: