CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Trong chương này sẽ giới thiệu chung về tình hình phân loại nông sản thực phẩm hiện nay tại Việt Nam. Từ đó, đưa ra được lý do chọn đề tài và mục tiêu hướng đến. Giới thiệu chung Từ tháng 4 năm 2012, Chính phủ đã phê duyệt “Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam giai đoạn 2011-2020” trong đó khẳng định việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ tiên tiến và giải pháp phù hợp để chế biến, bảo quản và đa dạng hóa các mặt hàng nông – lâm – thủy sản, góp phần xây dựng các thương hiệu mạnh cho các sản phẩm xuất khẩu của Việt Nam. Đồng thời trong chiến lược cũng đề cập đến việc nghiên cứu kết hợp công nghệ tiên tiến để chế biến và bảo quản một số đặc sản truyền thống ở quy mô công nghiệp bảo đảm chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm.
Việc ứng dụng những công nghệ tiên tiến như trí tuệ thông minh nhân tạo vào trong các thiết bị máy móc tự động hóa phục vụ cho các quá trình như kiểm tra, phân loại và đóng gói nông sản thực phẩm là một trong những hướng công nghệ trong điểm phục vụ phát triển kinh tế xã hội ở Việt Nam. Cũng như trên thế giới việc tự động hóa, cơ khí hóa các quá trình sau thu hoạch hay chế biến thực phẩm là một trong những lĩnh vực chiến lược đóng vai trò quan trọng của các nền kinh tế phát triển của các nước công nghiệp phát triển. Việc sử dụng robot cùng với trí tuệ thông minh nhân tạo vào các quá trình chế biến nông sản thực phẩm hiện nay hình thành từ sự cộng năng của nhiều ngành Khoa học Công nghệ dựa trên nền tảng Cơ khí tự động hóa nhằm hoàn thiện, linh hoạt hóa, thông minh hóa các thiết bị máy móc phục vụ con người. Trong giai đoạn hiện nay, rất nhiều thiết bị chế biến nông sản thực phẩm ở Việt Nam là quá lạc hậu.
Vấn đề phức tạp vấn đề không chỉ ở chỗ chúng ta cần phải tạo ra nhiều thức ăn hơn bao giờ hết, mà nhu cầu về chất lượng thực phẩm cũng cần phải tăng lên tương ứng, buộc nhiều nhà sản xuất thực phẩm thay đổi và cập nhật công thức, công nghệ và thiết bị mới. Một trong những ưu tiên chính của nhà sản xuất thực phẩm là hiện đại hóa dây chuyền sản xuất, đáp ứng được các tiêu chuẩn của các thị trường xuất khẩu, và có thể đáp ứng nhu cầu hiện tại cho số lượng lớn các thực phẩm chất lượng cao. Các tiêu chuẩn an toàn trong sản xuất thực phẩm được quy định trên thế giới nhiều hơn tất cả những sản phẩm khác nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho người 1 do an tiêu dùng. Quá trình sản xuất thực phẩm tiềm ẩn nhiều nguy cơ về sức khoẻ, vì vậy đảm bảo an toàn cho con người là mối quan tâm chính.
Có rất nhiều tiêu chuẩn an toàn mà doanh nghiệp có thể hoặc bắt buộc phải tuân thủ để đảm bảo tiêu chuẩn an toàn cao và sự tin cậy của người tiêu dùng.1 Phân loại cà chua bằng tay Hình 1.2 Phân loại dâu bằng tay Sản xuất thực phẩm theo các tiêu chuẩn an toàn quốc tế là một quá trình tốn kém và mất thời gian. Tuy nhiên, nếu thực hiện đúng tiêu chuẩn sẽ cho phép doanh nghiệp cạnh tranh trên thị trường quốc tế và nhanh chóng mở rộng kinh doanh. Thời gian qua, sản xuất nông nghiệp ở nước ta phát triển khá nhanh, với những thành tựu trong các lĩnh vực chọn tạo giống, kỹ thuật canh tác…, tạo ra khối lượng sản phẩm, hàng hoá đáng kể góp phần thúc đẩy tăng trưởng nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, nền nông nghiệp nước ta quy mô sản xuất vẫn còn nhỏ, phương thức và công cụ sản xuất lạc hậu, kỹ thuật áp dụng không đồng đều dẫn đến năng suất thấp, giá thành cao, chất lượng sản phẩm không ổn định.
Sản phẩm lại chưa được chế biến dẫn đến khả năng cạnh tranh và giá trị thấp. Ngay cả trái cây, rau quả và hoa cảnh là những mặt hàng có lợi thế về điều kiện tự nhiên cũng khó có chỗ đứng trên thị trường thế giới và ngay cả thị trường trong nước. Vì vậy, để thúc đẩy xây dựng một nền nông nghiệp hiện đại, thu hẹp khoảng cách so với các nước tiên tiến, đặc biệt là trong xu thế hội nhập hiện nay, việc xây dựng các khu chế biến sản phẩm nông nghiệp sau thu hoạch công nghệ cao là cần thiết. Khu này đóng vai trò làm “đầu tàu”, mở đường cho việc đưa nhanh tiến bộ kỹ thuật vào việc chế biến nông sản và thực phẩm hướng nhanh tới hiện đại hoá các dây chuyền sản xuất thực phẩm.
Các sản phẩm thô sau khi chế biến sẽ tăng giá trị lên gấp nhiều lần, cải thiện thu nhập cho người nông dân, tạo đầu ra ổn định cho nông nghiệp. 2 do an Nghiên cứu ứng dụng các máy móc kỹ thuật cao trong các quy trình sản xuất thực phẩm một mặc giảm sức lao động con người, giảm giá thành, mặc khác còn đáp ứng những tiêu chuẩn an toàn vệ sinh trong chế biến của các thị trường khó tính.3 Robot ứng dụng trong dây chuyền sản xuất thực phẩm 1. Lý do chọn đề tài Công việc phân loại sản phẩm đòi hỏi tốc độ đáp ứng cao và độ ổn định và chính xác. Mặc khác công đoạn này cần rất nhiều nhân công làm tăng chi phí sản xuất.
Trước thực trạng này, việc ứng dụng xử lý ảnh cho tốc độ xử lý nhanh, chính xác, thích hợp cho những ứng dụng này. Sử dụng ứng dụng xử lý ảnh kết hợp với robot làm giảm chi phí sản xuất, giảm chi phí nhân công, nâng cao mức độ tự động hóa cho dây chuyền sản xuất với ưu điểm là có độ ổn định cao và thời gian làm việc không giới hạn, độ đồng nhất của sản phẩm. Trước những ưu điểm mà việc ứng dụng xử lý ảnh vào phân loại sản phẩm, tôi quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế phần mềm xử lý ảnh phân loại sản phẩm”. Tính thiết thực của đề tài Cùng với việc phát triển vượt bậc của khoa học – kỹ thuật, việc áp dụng khoa học – kỹ thuật vào trong sản xuất nông sản giúp nâng cao năng suất trong sản xuất.
Đề tài cung cấp phần mềm hỗ trợ việc phân loại sản phẩm tự động, giảm lao động, giúp việc phân loại sản phẩm có thể thực hiện liên tục, nâng cao năng suất. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài Thiết kế được phần mềm phân loại sản phẩm. 3 do an Tạo ra một sản phẩm có thể thay thế sức người, phục vụ tốt trong môi trường công nghiệp. Góp phần tự động hóa quá trình sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp tại Việt Nam.
Thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Với đề tài “Nghiên cứu thiết kế phần mềm xử lý ảnh phân loại sản phẩm” nhóm nghiên cứu thực hiện với các mục đích áp dụng kiến thức xử lý ảnh vào phân loại sản phẩm. Qua đó nhóm có thể phát triển đề tài lên thành các sản phẩm ứng dụng trong ngành công nghiệp phân loại và đóng gói sản phẩm. Giới hạn đề tài Do quy mô của đề tài và thời gian nghiên cứu có hạn, nên nhóm tôi xin được giới hạn phân loại cà chua theo màu sắc và kích thước, phân loại chanh dây theo kích thước.
Phương pháp nghiên cứu Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa lý thuyết với thực nghiệm. - Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu xử lý ảnh và các phương pháp điều khiển, xây dựng thuật toán và chương trình điều khiển. - Nghiên cứu thực nghiệm: Sau khi hoàn thành đề tài, việc chạy thử nghiệm để có được những nhận xét và đánh giá những gì đã đạt được và chưa đạt được so với mục tiêu nhiệm vụ đã đặt ra từ lúc ban đầu của đề tài. 4 do an CHƯƠNG 2: XỬ LÝ ẢNH VỚI THƯ VIỆN OPENCV 2.
Tổng quan về công nghệ xử lý ảnh Con người thu nhận thông tin qua các giác quan, trong đó thị giác đóng vai trò quan trọng nhất. Những năm trở lại đây với sự phát triển của phần cứng máy tính, xử lý ảnh và đồ hoạ đó phát triển một cách mạnh mẽ và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Xử lý ảnh và đồ hoạ đóng một vai trò quan trọng trong tương tác người máy. Quá trình xử lý ảnh được xem như là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn.
Kết quả đầu ra của một quá trình xử lý ảnh có thể là một ảnh “tốt hơn” hoặc một kết luận.1 Sơ lược về xử lý ảnh Ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh và mỗi điểm ảnh được xem như là đặc trưng cường độ sáng hay một dấu hiệu nào đó tại một vị trí nào đó của đối tượng trong không gian và nó có thể xem như một hàm n biến P(c1, c2,. Do đó, ảnh trong xử lý ảnh có thể xem như ảnh n chiều. Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh: Hình 2.2 Các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh Khối thu nhận ảnh: có nhiệm vụ tiếp nhận ảnh đầu vào. Khối tiền xử lý: có nhiệm vụ xử lý nâng cao chất lượng ảnh như giảm nhiễu, phân vùng, tìm biên … 5 do an Khối trích chọn đặc điểm: có nhiệm vụ trích chọn các đặc trưng quan trọng của các bức ảnh đã được tiền xử lý để sử dụng trong hệ quyết định.
Khối hậu xử lý: có nhiệm vụ xử lý các đặc điểm đã trích chọn, có thể lược bỏ hoặc biến đổi các đặc điểm này để phù hợp với các kỹ thuật cụ thể sử dụng trong hệ quyết định. Khối quyết định và lưu trữ: có nhiệm vụ đưa ra quyết định dựa trên dự liệu đã lưu trong khối lưu trữ. Khối kết luận: đưa ra kết luận dựa vào quyết định của khối quyết định. Những vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh 2.
Một số khái niệm cơ bản Ảnh và điểm ảnh: Điểm ảnh được xem như là dấu hiệu hay cường độ sáng tại một vị trí nào đó của đối tượng trong không gian và ảnh được xem như là một tập hợp các điểm ảnh. Mức xám, màu: Là số các giá trị có thể có của các điểm ảnh của ảnh. Nắn chỉnh biến dạng Ảnh thu nhận thường bị biến dạng do các thiết bị quang học và điện tử. Ảnh thu nhận Ảnh mong muốn Hình 2.