نقش بینایی کامپیوتر و شبکه عصبی در تخمین مدت زمان خشک شدن مواد غذایی

چکیده

بینایی کامپیوتر یکی از پرکابردترین فن آوری‌های مورد استفاده در صنایع غذایی و کشاورزی نوین است. بیشترین کاربرد بینایی کامپیوتر در آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت می‌باشد. در مقاله حاضر تیم پی سی اسکریپت تلاش دارد تا سیستمی که مبتنی بر بینایی کامپیوتر و شبکه عصبی برای تخمین مدت زمان خشک‌شدن مواد غذایی ارائه شده است را برای شما عزیزان شرح دهد. آزمایش­­ها بر روی فرایند خشک‌شدن کدوحلوایی اسمزی با استفاده از جریان هوای گرم انجام گرفته است. در این آزمایش، تصویری از یک قطعه کدوحلوایی تهیه شده و به سیستم داده می‌شود. سپس با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر محل کدوحلوایی در تصویر تعیین شده و تعدادی از ویژگی‌های آن شامل مساحت، همگنی، کنتراست و آنتروپی تصویر استخراج می‌شود.

ویژگی‌های استخراج شده به یک شبکه عصبی پرسپترون چند لایه داده شده تا مدت زمان قرار گرفتن قطعه کدوحلوایی در فرایند خشک‌شدن را تعیین کند. نتایج آزمایش­ها نشان می‌دهد خطای تخمین مدت زمان خشک‌شدن کدوحلوایی حدود 1 ساعت است. این نتایج برای چنین سیستمی بسیار خوب به نظر می‌رسد.

مقدمه ای بر بینایی ماشین

امروزه افزایش جمعیت و محدودیت منابع طبیعی باعث ایجاد یک مشکل جهانی به نام بحران غذا شده است. تولید و فراوری محصولات کشاورزی با روش‌های سنتی بازدهی کمی دارد و مقرون به صرفه نیست. بنابراین مکانیزاسیون سیستم‌های کشاورزی و استفاده از فناوری‌های نوین در تولید و فراوری مواد غذایی امری اجتناب ناپذیر است. بینایی کامپیوتر[1] (بینایی ماشین) یکی از شاخه‌های بسیار مهم از هوش مصنوعی می‌باشد که کاربرد‌های فراوانی در صنایع غذایی، خصوصا در آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت دارد. سیستم‌های کنترل کیفیت مبتنی بر بینایی کامپیوتر در شیلات، کشتارگاه‌های دام و طیور، محصولات باغی و صنایع لبنی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد [1].

به طور کلی یک سیستم بینایی کامپیوتر شامل بخش تجهیزات اخذ تصویر و نرم‌افزار پردازش تصویر می‌باشد. تجهیزات اخذ تصویر شامل سیستم نورپردازی، دوربین و در صورت لزوم کارت اخذ تصویر است. مرحله اخذ تصویر در سیستم بینایی کامپیوتر نقش بسیار موثری در کارایی کل سیستم دارد. انتخاب روش نورپردازی، چینش سیستم نورپردازی و نوع دوربین و تنظیمات آن، کیفیت تصویر را تحت تاثیر قرار می‌دهد. پس از دریافت تصویر، الگوریتم‌های پردازش تصویر بر روی تصویر ورودی اعمال شده تا اطلاعات لازم از آن استخراج شود. بخش نرم‌افزاری سیستم‌های بینایی کامپیوتر می‌تواند علاوه بر الگوریتم‌های پردازش تصویر، از سایر ابزارهای هوش‌مصنوعی مانند شبکه‌های عصبی نیز برای هوشمند کردن و انجام خودکار عملیات استفاده نمایند.

کلیدواژه:

تخمین مدت زمان خشک‌شدن، بینایی کامپیوتر، پردازش تصویر، شبکه عصبی، پرسپترون چند لایه