CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Để hiểu rõ hơn về đề tài mà nhóm sẽ thực hiện thì trong chương đầu tiền này, nhóm xin trình bày các vấn đề tổng quan của đề tài bao gồm: tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu. Tính cấp thiết của đề tài Đề tài “Phân loại cà chua dựa vào màu sắc và khối lượng” có tính cấp thiết cao trong bối cảnh hiện nay, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao và nhu cầu ngày càng tăng của thị trường về chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Trước hết, cà chua là một loại trái cây quan trọng, được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu.
Tuy nhiên, việc đảm bảo chất lượng cà chua từ quá trình thu hoạch đến khi đưa đến tay người tiêu dùng đòi hỏi phải có quy trình phân loại chính xác và hiệu quả. Cà chua không chín đúng mức hoặc quá chín, cà chua có màu sắc hoặc khối lượng không phù hợp có thể ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể và giá trị thương mại của sản phẩm. Tiếp theo, việc sử dụng công nghệ trong quá trình phân loại giúp tăng cường hiệu suất và chính xác. Thông qua việc sử dụng công nghệ và dữ liệu lớn, chúng ta có thể đạt được mức độ phân loại chính xác cao hơn so với phương pháp thủ công, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Cuối cùng, với xu hướng phát triển của công nghệ 4.0 và hướng đi của nền nông nghiệp hiện đại, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân loại tự động, chính xác là cần thiết. Nó không chỉ góp phần cải tiến quy trình sản xuất, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm mà còn hỗ trợ công tác quản lý, kiểm soát chất lượng, và giảm thiểu rủi ro trong sản xuất nông nghiệp. Vì những lý do trên, đề tài phân loại cà chua dựa vào màu sắc và khối lượng không chỉ cần thiết mà còn rất cần thiết trong bối cảnh hiện nay. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.
Ý nghĩa khoa học của đề tài Đề tài mang ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp, công nghệ tự động hóa và khoa học dữ liệu. Phân loại chính xác cà chua theo màu sắc và khối lượng cung cấp nền tảng cho việc xây dựng các phương pháp tự động và các mô hình học máy để đánh giá chất lượng sản phẩm và thuộc tính của sản phẩm nông nghiệp này. 1 Đầu tiên, là cơ sở để cung cấp cho nghiên cứu và phát triển phương pháp phân loại tự động trong lĩnh vực nông nghiệp và công nghệ tự động hóa. Việc xây dựng các thuật toán và mô hình máy học để phân loại và đánh giá cà chua dựa trên các đặc điểm màu sắc và khối lượng đóng góp vào việc phát triển công nghệ tự động hóa thông minh và nhận dạng hình ảnh trong nông nghiệp.
Thứ hai, giúp đánh giá chất lượng và thuộc tính của cà chua một cách khách quan và đáng tin cậy. Màu sắc và khối lượng của cà chua là các thông số quan trọng thể hiện độ chín, độ chất lượng và giá trị dinh dưỡng. Việc phân loại chính xác đảm bảo sự nhất quán và đồng đều trong chất lượng của sản phẩm, tạo lòng tin cho người tiêu dùng và đảm bảo an toàn thực phẩm. Thứ ba, cung cấp thông tin quan trọng trong việc quản lý nguồn cung cấp và kiểm soát chất lượng.
Các thông số này giúp quản lý kế hoạch sản xuất, đảm bảo đáp ứng đúng tiêu chuẩn chất lượng và quy trình sản xuất. Việc phân loại chính xác giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất, tiết kiệm chi phí và tăng năng suất. Tổng kết lại, đề tài phân loại cà chua dựa vào màu sắc và khối lượng đóng góp ý nghĩa khoa học quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp, công nghệ tự động hóa và khoa học dữ liệu. Nó mang lại giá trị nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi, từ việc phát triển công nghệ tự động hóa thông minh và nhận dạng hình ảnh đến việc quản lý chất lượng, nghiên cứu công nghệ thực phẩm và phát triển các sản phẩm nông nghiệp chất lượng cao.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đề tài “Phân loại cà chua dựa vào màu sắc và khối lượng” mang lại nhiều lợi ích thực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa trong nông nghiệp. Những hệ thống tự động phân loại cà chua có thể giúp tăng cường hiệu suất và chất lượng thu hoạch, đồng thời giảm thiểu rủi ro về sức khỏe và an toàn lao động do các hoạt động thu hoạch thủ công. Với mô hình phân loại này, người nông dân có thể đảm bảo rằng chỉ những quả cà chua chín đúng mức, có màu sắc và khối lượng phù hợp mới được chọn. Từ đó vừa giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, mà còn giúp cải thiện giá trị thương mại của cà chua.
Hơn nữa, việc phân loại cà chua dựa trên màu sắc và khối lượng không chỉ cung cấp lợi ích đối với nông dân mà còn góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người tiêu dùng. Bằng cách đảm bảo rằng chỉ những quả cà chua tốt nhất mới được chọn, chúng ta có thể tăng cường sự an tâm của người tiêu dùng về chất lượng sản phẩm họ mua. Với những lợi ích to lớn này, đề tài phân loại cà chua dựa trên màu sắc và khối lượng không chỉ mang lại giá trị thực tiễn trong việc cải thiện hiệu suất và chất lượng 2 thu hoạch cà chua, mà còn là bước tiến quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp hiện đại. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Dựa vào việc khảo sát, đánh giá các nhu cầu thực tế trong các vấn đề liên quan phân loại cà chua nhóm chúng em đưa ra một số mục tiêu của đề tài như sau: Bảng 1.
Tiêu chí phân loại Phân loại Màu sắc Khối lượng Loại 1 Đỏ >=10g Loại 2 Đỏ <10g Loại 3 Vàng Không quan tâm Loại 4 Xanh Không quan tâm Dựa vào Bảng 1.1 tiêu chí phân loại mục tiêu của nhóm em là quan tâm đến việc phân loại cà chua loại 1 và loại 2. Từ tiêu chí đó nhóm chúng em lên phương án thiết kế, tính toán và xây mô hình cơ khí. Xây dựng hệ thống điện điều khiển đáp ứng tiêu chí mà nhóm đã đề. Cuối cùng, xây dựng một hệ thống giám sát từ xa bằng Web Server.
Điều này có thể giúp giám sát dễ dàng và giúp tiết kiệm thời gian hơn. Đối tượng và phạm vi của đề tài 1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là sự kết hợp giữa quả cà chua và công nghệ phân loại. Đầu tiên, quả cà chua, với sự thay đổi màu sắc từ xanh khi non tới đỏ khi chín, đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu này.
Việc đánh giá và phân loại sự biến đổi màu sắc, từ việc xác định các mức độ màu sắc khác nhau tương ứng với từng giai đoạn chín, đến việc tìm hiểu mối liên hệ màu sắc và chất lượng cà chua, là mục tiêu chính. Đồng thời, khối lượng của cà chua, thay đổi từ lúc non tới khi chín, cũng là đối tượng của nghiên cứu. Xác định mối quan hệ giữa khối lượng và chất lượng cà chua, cũng như các biến đổi khối lượng phổ biến trong quá trình chín của cà chua, là những điểm quan trọng được nghiên cứu. Phần thứ hai của đối tượng nghiên cứu tập trung vào công nghệ phân loại.
Điều này bao gồm việc tìm hiểu và phát triển các công nghệ nhận dạng màu sắc, từ phần 3 cứng như máy ảnh số, đến phần mềm với các thuật toán nhận dạng màu sắc. Cùng với đó, công nghệ đo khối lượng, kết hợp phần cứng như cân điện tử, loadcell và phần mềm với thuật toán xử lý dữ liệu về khối lượng, cũng là một yếu tố quan trọng. Cuối cùng, việc phát triển hoặc tùy chỉnh các thuật toán phân loại dựa trên màu sắc và khối lượng là một phần không thể thiếu trong nghiên cứu này. Phạm vi của đề tài Tìm hiểu về cách đo màu sắc: Nghiên cứu cách sử thư viện OpenCV và các thuật toán xử lý ảnh để xác định các thông số màu sắc của cà chua bằng hệ thống màu (RGB, HSV.) để phân loại theo ngưỡng của màu sắc, và sử dụng mô hình học máy (CNN, YoloV5) từ đó xác định được quả cà chua đó thuộc nhóm phân loại nào.
Đo lường khối lượng cà chua: Nghiên cứu về các phương pháp đo lường khối lượng của cà chua, bằng cách sử dụng cân điện tử (loadcell 1kg), từ đó kết hợp giữ khối lượng và màu sắc của cà chua lại tiếp tục đưa ra quyết định phân loại nó thuộc nhóm nào mà nhóm đã xác định từ đầu. Xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh kết hợp thông tin màu sắc nhận được từ phần xử lý ảnh và khối lượng từ cảm biến loadcell để phân loại cà chua từ đó thiết kế phần cơ khí, thiết kế giao diện và mạch điều khiển phù hợp để xử lý dữ liệu và đưa ra quyết định phân loại thuộc nhóm phân loại nào. Cùng với đó xây dựng một trang web có thể giám sát từ xa với việc sử dụng Firebase để lưu thông tin để giúp lưu trữ dữ liệu sau khi phân loại để đánh giá chất lượng phân loại một cách tốt nhất. Phương pháp nghiên cứu 1.
Cơ sở pháp luận Cơ sở phương pháp luận của đề tài “Phân loại cà chua dựa vào màu sắc và khối lượng” là sự kết hợp linh hoạt của nghiên cứu trường hợp, thống kê mô tả, học máy, cũng như việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến. Nghiên cứu trường hợp: Đầu tiên và quan trọng nhất, đề tài yêu cầu việc thu thập một bộ dữ liệu đáng kể về cà chua từ nhiều nguồn khác nhau, như các trang trại, vườn cây trồng, chợ địa phương cũng như các cửa hàng bách hóa xanh. Quá trình này bao gồm việc xây dựng một danh mục cà chua đa dạng, mỗi loại được ghi nhận với thông tin chi tiết về màu sắc và khối lượng, cùng các thông tin khác như độ chín, loại giống,và điều kiện trồng. Màu sắc và khối lượng cà chua sẽ được đánh giá thông qua công cụ nhận dạng màu sắc như cảm biến màu, và thiết bị đo khối lượng chính xác như loadcell.