Nghiên cứu các kỹ thuật nhận dạng mẫu và ứng dụng đánh giá chất lượng trái bưởi

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG H Đ C LĨNH NGHIÊN C U CÁC K THU T NH N D NG M U VÀ NG D NG ĐÁNH GIÁ CH T LƯ NG TRÁI BƯ I Chuyên ngành : Khoa h c máy tính Mã s : 60.48.01 TĨM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2012 Cơng trình đư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS HUỲNH H U HƯNG Ph n bi n : PGS.TS PHAN HUY KHÁNH Ph n bi n : TS TRƯƠNG CÔNG TU N Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 15 tháng 12 năm 2012 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng; - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng; M Đ U LÝ DO CH N Đ TÀI Nh m gi m thi u s lư ng trư ng h p ng ñ c th c ph m ngày tăng th gi i nư c ăn ph i nh ng qu trái ch t lư ng; ñ t o nh ng s n ph m ch t lư ng cao, an toàn, ti n t i s n ñ nh v ch t lư ng; nh m tăng cư ng kh c nh tranh c a trái Vi t Nam, ñ c bi t lo i trái bư i có giá tr kinh t cao Bư i Năm roi, Bư i Da Xanh, v.v th trư ng khu v c th gi i An toàn th c ph m theo hư ng GAP v n ñ s ng c a rau qu Vi t Nam Đ tài ti p c n khâu cu i c a tiêu chu n GAP nh m ki m sốt đánh giá ch t lư ng trái Bư i trư c đưa vào đóng gói xu t kh u th trư ng: Rau qu ñư c thu ho ch đ chín, lo i b qu b héo, b sâu, d d ng v.v Hi n nay, nư c ta nh ng công vi c h u h t ñư c th c hi n th công Đ tài s t p trung nghiên c u k thu t x lý nh s nh n d ng m u ñ gi i quy t tốn Vi c đánh giá ch t lư ng trái ñã ñư c th c hi n b i nhi u nhà nghiên c u, m t s cơng trình nghiên c u tiêu bi u m i nh t ñư c gi i thi u m c 1.10 c a cu n lu n văn H u h t h ñ u d a ñ c trưng quan tr ng c a trái như: kích thư c, hình dáng, màu s c k t c u b m t M C TIÊU VÀ NHI M V C A Đ TÀI M c tiêu c a ñ tài Nh n d ng ñánh giá ch t lư ng c a trái Bư i b ng k thu t x lý nh s nh n d ng m u mà không phá v c u trúc b m t c a chúng Nhi m v c a ñ tài - Nghiên c u k thu t x lý nh phương pháp nh n d ng trái - Thu th p, xây d ng s d li u nh trái Bư i (qu ñ t ch t lư ng t t qu có khuy t t t, d d ng, ) - Nghiên c u phương pháp ti p c n k thu t ñánh giá ch t lư ng trái cây, ki m tra b m t trái Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U Đ i tư ng nghiên c u: M t s lo i Bư i xu t kh u c a Vi t Nam Ph m vi nghiên c u - Nghiên c u k thu t x lý nh nh n d ng trái Bư i - Nghiên c u phương pháp phát hi n khuy t ñi m b m t trái Bư i ñ ti n t i ñánh giá ch t lư ng trái trái Bư i PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U Phương pháp tài li u - Tìm hi u k thu t x lý nh s ; Tìm hi u k thu t nh n d ng ñ i tư ng, nh n d ng m u; Tìm hi u phương pháp ñánh giá ch t lư ng s n ph m trái - Tìm hi u m t s cơng c h tr l p trình Phương pháp th c nghi m Xây d ng c s d li u nh hu n luy n (thu th p nh trái - Bư i ñ t chu n xu t kh u nh trái Bư i có khuy t t t) Cài đ t chương trình th nghi m v i m t s m u d li u - ñánh giá k t qu Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N Ý nghĩa khoa h c - Nghiên c u k thu t x lý nh nh n d ng m u - Nghiên c u m t s gi i thu t, phương pháp ñ ñánh giá ch t lư ng trái Bư i - ng d ng công ngh x lý nh s nh n d ng vào toán th c t Ý nghĩa th c ti n - Gi i quy t toán: Ki m tra, n ch n ñánh giá ch t lư ng trái Bư i t i Vi t Nam - ng d ng k thu t x lý nh nh n d ng m u, ñ i tư ng ñ ng d ng vào lĩnh v c phân lo i n ch n ch t lư ng th c ph m cho k t qu t t, giá thành th p nhanh chóng - Đ tài mong mu n tr thành m t ch ñ m i ñ nhà nghiên c u khác có th ti p t c nghiên c u sang lĩnh v c liên quan khác, ñánh giá ch t lư ng rau s ch, h i s n, v.v B C C LU N VĂN N i dung c a lu n văn đư c trình bày bao g m ph n sau: M đ u Chương 1: Nghiên c u t ng quan v x lý nh s nh n d ng Chương 2: Trích l c đ c trưng nh n d ng Chương 3: K t qu nh n d ng phát hi n khuy t ñi m K t lu n hư ng phát tri n CHƯƠNG NGHIÊN C U T NG QUAN V X S LÝ NH VÀ NH N D NG 1.1 GI I THI U CHUNG V X LÝ NH S VÀ NG D NG 1.2 T NG QUAN V X LÝ NH S Các bư c x lý nh s đư c th hi n [1], [14], [16], [19] hình dư i Hình 1.1: Các bư c x lý nh s 1.3 X LÝ M C TH P 1.3.1 Thu nh n nh 1.3.2 Ti n x lý nh 1.3.2.1 Kh nhi u 1.3.2.2 B l c mi n không gian 1.3.2.3 B l c mi n t n s 1.4 X LÝ M C TRUNG 1.4.1 Phân ño n nh Phân ño n nh có th th c hi n b i ba k thu t b n: phân ño n nh d a ngư ng, d a biên d a vùng [1], [14], [19], [20] 1.4.1.1 Phân ño n nh d a ngư ng 1.4.1.2 Phân ño n nh d a biên 1.4.1.3 Phân ño n nh d a vùng 1.4.2 Bi u di n mô t nh 1.4.2.1 Bi u di n nh 1.4.2.2 Mô t 1.5 X nh LÝ M C CAO X lý m c cao x lý nh bao g m: Nh n d ng nh n i suy nh 1.6 CƠ SƠ TRI TH C 1.7 CÁC KHÔNG GIAN MÀU VÀ NH MÀU 1.7.1 Màu x lý nh s 1.7.2 Không gian màu RGB 1.7.3 Khơng gian màu HSV Khơng gian màu HSV cịn ñư c g i không gian màu HSB Các giá tr s c đ , đ bão hịa giá tr ñ sáng ñư c s d ng làm tr c t a đ 1.7.4 Khơng gian màu c a CIE 1.7.4.1 Không gian màu CIE XYZ Khơng gian màu XYZ CIE đ xu t v i ba màu b n X, Y, Z H t a đ khơng gian màu XYZ đư c ch n cho vector màu th c (n m quang ph ) ñ u ñi qua tam giác màu đơn v XYZ 1.7.4.2 Khơng gian màu CIE L*a*b* Khơng gian màu L*a*b* đư c CIE đ xu t vào năm 1976 Các mi n giá tr c a khơng gian màu thành ph n đ sáng L* có giá tr t đen (-L) đ n tr ng (+L) hai thành ph n màu s c a*, b* mơ t s c đ đ bão hịa có giá tr l n lư t tr c t màu xanh (-a) ñ n màu ñ (+a) t màu xanh dương (-b) ñ n màu vàng (+b) [16] 1.8 X LÝ HÌNH THÁI H C TRÊN NH 1.8.1 Khái ni m b n Ph n t c u trúc (Structuring element): Đơi đư c g i m t nhân (Kernel) Có hai lo i ph n t c u trúc: ph n t c u trúc ph ng ph n t c u trúc không ph ng M i lo i ph n t c u trúc đ u có hình dáng khác Ph n l n phép tốn hình thái h c đư c ñ nh nghĩa t hai phép toán b n phép toán co nh (Erosion) giãn nh (Dilation) 1.8.2 Phép co gi n nh 1.8.2.1 Phép co nh Phép toán co nh c a nh xám I v i c u trúc ph n t không ph ng H t i v trí (x, y) c a nh I ñư c xác ñ nh sau: (I⊖H)(x, y) = min(I(x+i, y+j) - H(i, j) | (i, j)∈ DH) (1.12) 1.8.2.2 Phép giãn nh Phép toán giãn nh c a nh xám I v i c u trúc ph n t không ph ng H t i v trí (x, y) c a nh I đư c xác ñ nh sau: (I⊕H)(x, y) = max(I(x+i, y+j)+H(i, j) | (i, j)∈ DH) 1.8.3 Phép đóng m 1.8.3.1 Phép m (1.13) nh nh G i A ñ i tư ng hình nh B ph n t c u trúc, () ký hi u c a phép m phép m nh gi a t p h p A ph n t c u trúc B, nh ñư c xác ñ nh b i cơng th c: AB = (A⊖B)⊕B (1.14) 1.8.3.2 Phép đóng nh V i t p h p A ñ i tư ng nh, B ph n t c u trúc ( •) ký hi u phép ñóng nh Khi ñó phép ñóng nh c a t p h p A b i Ph n t c u trúc B, kí hi u ( A • B) , xác đ nh b i: ( A • B) = ( A ⊕ B) 1.9 BI N Đ I WAVELET B (1.15) 10 1.9.1 Bi n ñ i Wavelet ng d ng 1.9.2 Bi n ñ i Wavelet r i r c Trong x lý nh th c ph m, DWT 2-D thư ng ñư c s d ng ñ nén nh ñ u vào nh sau nén ñư c ñưa vào ma tr n GLCM đ tính tốn đ c trưng k t c u nh ph c v cho công vi c nh n d ng nh [6], [22] 1.10 M T S CƠNG TRÌNH NGHIÊN C U LIÊN QUAN Đ N Đ TÀI VÀ K T QU 1.10.1 Nh n d ng trái Angel Dacal-Nieto c ng s [2] ñã ti n hành ñánh giá ch t lư ng c khoai tây d a ñ c trưng màu s c k t c u Các tác gi [3] ñã phát tri n m t thu t tốn nh n d ng đ phân lo i th c ph m d a đ c trưng hình dáng k t c u Hetal N Patel c ng s [5] ñã ñ xu t phương pháp nh n d ng trái (fruit on tree) d a ñ c trưng: Cư ng ñ sáng, màu s c, biên, hư ng Các nhà nghiên c u [6] ñã ñ xu t mơ hình nh n d ng trái d a ñ c trưng v màu s c k t c u b m t 1.10.2 Phát hi n khuy t ñi m b m t trái Panli HE [4] đ xu t mơ hình phát hi n khuy t ñi m b m t trái d a bi n ñ i Fourier phân l p khuy t ñi m b ng phương pháp SVM Deepesh Kumar Srivastava [7] ñã ñ xu t phương pháp kh chói nh phát hi n khuy t ñi m b m t trái s d ng b l c Gabor 13 K t c u c a nh mô t thu c tính c a y u t c u thành nên b m t ñ i tư ng 2.3.3.1 Các phương pháp phân tích đ c trưng k t c u nh Hi n nay, có r t nhi u phương pháp ñư c ñ xu t ñ phân tích đo lư ng k t c u nh có th phân chúng thành lo i [25], [26]: - Phương pháp th ng kê – Statistical methods - Phương pháp c u trúc – Structural methods - Phương pháp d a bi n ñ i – Transform-based methods - Phương pháp d a mơ hình hóa – Model-based methods 2.3.3.2 Đ xu t phương pháp ño lư ng ñ c trưng k t c u Tác gi xin ñ xu t sơ ñ trích l c đ c trưng k t c u hình 2.6 Hình 2.6: Sơ đ trích l c ño lư ng ñ c trưng k t c u 2.3.3.3 Sóng Gabor Trong x lý nh, b l c Gabor m t b l c n tính thư ng đư c s d ng đ phát hi n biên, ph n vùng nh, phân tích ñ c trưng nh, phân l p nh T n s hư ng ñư c th hi n b l c Gabor tương t h th ng th giác c a ngư i Hàm sóng Gabor mi n khơng gian có d ng sau [27]: g λ ,θ ,ϕ ,σ ,γ ( x, y) = exp(− x' +γ y' x' ) cos(2π + ϕ ) λ 2σ (2.5) 14 θ Trong đó, x ' = x cos(θ ) + y sin(θ ) , y' = −x sin(θ ) + y cos( ) Bư c sóng (λ - lamda) đ i di n cho sóng c a tác nhân cosine c a hàm Gaussian, hư ng (θ - theta) ñ i di n cho hư ng c a ñư ng g ch s c song song c a hàm Gabor t i m t góc (đ ), đ l ch pha (φ - phi) theo góc, t l hư ng (γ - gamma) t l co giãn không gian xác đ nh tính đơn gi n c a hàm Gabor, ñ l ch chu n σ xác ñ nh kích thư c c a hàm Gaussian n tính 2.3.3.4 Ma tr n đ ng hi n m c xám Co-occurrence GLCM c a nh f(x,y) có kích thư c MxM có G m c đ xám m t ma tr n hai chi u C(i, j) M i ph n t c a ma tr n th hi n xác su t x y giá tr cư ng ñ sáng i j t i m t kho ng cách d m t góc xác đ nh Do đó, có th có nhi u ma tr n GLCM khác ph thu c vào c p giá tr d GLCM đư c tính tốn sau [1]: max(| x1 − x2 |, | y1 − y ) = d Cdθ (i, j ) = N (( x1 , y1 ), ( x2 , y )) ∈ MxM Θ(( x1 , y1 ), ( x2 , y2 )) = θ (2.7) f ( x1 , y1 ) = i, f ( x2 , y ) = j Haralick ñã ñ ngh m t t p h p g m 14 đ c trưng có th tính tốn ñư c t ma tr n ñ ng hi n m c xám GLCM có th đư c s d ng đ phân l p k t c u hình nh Tuy nhiên, ñ tài tác gi ch ch n l c 05 ñ c trưng phù h p v i tốn: lư ng (energy), đ tương ph n (contrast), entropy, ñ tương ñ ng (Correlation), tính đ ng nh t (homogeneity) Đ c trưng lư ng: Đ c trưng lư ng F1 ñư c tính tốn sau: 15 G G F1 = ∑∑ C (i, j ) (2.8) i =1 j =1 Cơng th c đo lư ng tính đ ng nh t c c b nh Giá tr c a F1 n m kho ng [0, 1] N u F1 = nh có giá tr m c xám ñ u Đ tương ph n: Đ tương ph n F2 đư c tính sau: G G F2 = ∑∑ (i − j ) C (i, j ) (2.9) i =1 j =1 Công th c cho bi t ñư c s lư ng m nh có m c đ xám bi n ñ i c c b nh Giá tr F2 n m kho ng [0, (size(GLCM,1)-1)2] Đ tương ñ ng: Đ tương ñ ng F3 ñư c tính sau: G G (i − µ )( j − µ )C (i , j ) i j F3 = ∑∑ σ iσ j i =1 j =1 Trong đó, µ i , µ j σ i , σ j (2.10) l n lư t giá tr trung bình đ l ch chu n c a t ng hàng c t ma tr n µ i , µ j σ i , σ j đư c tính sau: G i =1 G j =1 G j =1 G i =1 µi = ∑ i∑ C (i, j ) , µ j = ∑ j ∑ C (i, j ) , G G G i =1 G i =1 (2.11) j =1 σ j = ∑ ( j − µ j ) ∑ C (i, j ) j =1 σ i = ∑ (i − µ i ) ∑ C (i , j ) , Tham s phân tích s ph thu c n tính m c đ xám c a ñi m nh lân c n Giá tr c a F3 n m kho ng [-1, 1] Entropy: Entropy F4 đư c tính tốn sau: G G F4 = −∑∑C (i, j ) logC (i, j ) i =1 j =1 (2.12) Entropy ño lư ng tính ng u nhiên c a ph n t c a ma tr n GLCM Giá tr c a F4 n m kho ng [0, 1] 16 Tính đ ng nh t: Tính đ ng nh t F5 đư c tính tốn sau: G G C (i , j ) j =1 1+ | i − j | F5 = ∑∑ i =1 (2.13) Đ c trưng tính đ ng nh t đo lư ng tính khít ho c tính dày đ c đư c phân b không gian c a ma tr n GLCM Giá tr c a F5 n m kho ng [0, 1] 2.4 PHÂN L P TRÁI BƯ I S D NG THU T TOÁN k – NN 2.4.1 Thu t toán k – NN k-NN thu t tốn phân l p đ i tư ng d a kho ng cách g n nh t gi a ñ i tư ng bao g m ñ i tư ng c n phân l p t t c ñ i tư ng t p hu n luy n Gi s có hai vector xr xs, không gian hai chi u vector xr có giá tr xr(xr1, xr2) vector xs có giá tr xs(xr1, xs2) Kho ng cách gi a hai vector đư c tính tốn theo công th c sau: d ( xr , xs ) =| xr − xs |= ( xr1 − xs1 ) + ( xr − xs ) (2.14) 2.4.2 Thu t toán k – NN tham s phân lo i trái bư i Đ i v i toán nh n d ng trái Bư i, tham s ñ c trưng ñã trích l c s đư c đưa vào làm giá tr ñ u vào cho k-NN Tương ưng v i m i nh đ u vào s có m t vector ch a 12 tham s : Tham s màu s c bao g m: Giá tr trung c a m i kênh màu HSV ñ l ch chu n c a m i kênh màu khơng gian màu HSV Tham s v hình dáng bao g m: Đ r n ch c 17 Tham s v k t c u b m t bao g m: Entropy, ñ tương ph n, ñ tương ñ ng, lư ng tính đ ng nh t 2.5 PHÁT HI N KHUY T ĐI M TRÊN B M T TRÁI BƯ I 2.5.1 Mơ hình h th ng ki m tra phát hi n khuy t ñi m Qua trình nghiên c u, tác gi xin đ xu t mơ hình phát hi n khuy t ñi m b m t trái Bư i hình 2.11 2.5.2 Chuy n khơng gian màu RGB sang CIE L*a*b* ngư c l i Đ chuy n đ i t khơng gian màu RGB sang khơng gian màu CIE L*a*b* th c hi n bư c Hình 2.11: Mơ hình phát hi n khuy t t t b m t trái Bư i sau [17], [28]: Chuy n t không gian màu RGB sang không gian màu CIE XYZ ngư c l i X  R,     −1  Y  = M RGB  G  Z B     R X       G  = M RGB  Y  B Z     (2.16) Trong ñó: M −1 RGB  3.240479 −1.537150 − 0.498535   0.412453 0.357580 0.180423     MRGB = − 0.969256 1.875992 0.041556 =  0.212671 0.715160 0.072169   0.055648 − 0.204043 1.057311   0.019334 0.119193 0.950227     , Chuy n t không gian màu CIE XYZ sang không gian màu CIE L*a*b* L* = 116Y’ – 16 a* = 500(X’ – Y’), b* = 200(Y’ – Z’), Trong đó: (2.17) 18 X’ = f(X/Xref), Y’ = f(Y/Yref), Z’ = f(Z/Zref), if c > 0.008856  c1 / f (c ) =   7.787c + 16/116 if c ≤ 0.008856 (2.18) Thơng thư ng, D56 đư c ch n giá tr tham chi u cho ñi m tr ng Cref = (Xref, Yref, Zref) T c Xref = 0.950456, Yref = 1.000000 Zref = 1.088754 Giá tr L* s dương n m kho ng [0, 100], giá tr c a a* b* n m kho ng t [-127, +127] Chuy n t không gian màu CIE L*a*b* sang không gian màu CIE XYZ 2.5.3 Tăng cư ng ñ sáng nh màu kênh a* 2.5.4 L c nhi u b ng b l c trung v nh màu kênh a* 2.5.5 Lo i b khuy t m m bên ngồi đ i tư ng s d ng phép nh Phép x lý hình thái h c – phép m m t s m nhi u cịn sót l i nh ñư c s d ng ñ lo i b khu v c n n c a nh nh ng khuy t m có kích thư c nh Qua q trình phân tích th nghi m nhi u ph n t c u trúc khác nhau, tác gi ñ xu t ph n t c u trúc khơng ph ng có hình qu bóng (th c ch t hình Ellipse) v i bán kính R=1, đ cao H=3 2.5.6 Phân ño n nh 2.5.6.1 Phân ño n d a ngư ng toàn c c - thu t tốn Otsu Thu t tốn Otsu đư c s d ng ñ t ñ ng l y ngư ng c a nh d a hình dáng c a lư c ñ m c xám c a nh ho c gi m m c ñ xám c a nh ñ u vào thành nh nh phân Thu t toán th c hi n qua bư c sau [19]: 19 a Ch n m t giá tr c lư ng kh i t o cho T ( thư ng giá tr trung bình m c xám nh) b S d ng T ñ phân ño n nh K t qu c a bư c s t o nhóm m nh: G1 ch a t t c ñi m nh v i giá tr m c xám > T G2 ch a ñi m nh v i giá tr m c xám ≤ T c Tính m c xám trung bình nhóm G1 µ1 nhóm G2 µ2 d Tính ngư ng m i d a vào µ1 µ2: T = (µ1 + µ2) / e L p l i bư c ñ n cho ñ n giá tr c a T l n l p liên ti p nh m t giá tr ñ nh trư c T∞ Qua trình th nghi m phân tích, tác gi đ xu t ch l y ngư ng toàn c c Otsu n m kho ng [0.4, 0.55] 2.5.6.2 Phân ño n s d ng thu t toán k – Means Trong x lý nh, k-Means phân ño n nh thành nhi u l p khác d a kho ng cách v n có gi a m nh (giá tr m c xám) Thu t toán gi s r ng t p giá tr ñ u vào m t khơng gian vector c g ng tìm c m (l p) m t cách t nhiên gi a chúng Đơi v i tốn này, đ u vào c a thu t toán nh hai chi u khơng gian màu a*b* đư c th c hi n qua bư c sau ñây [29], [30]: a Tính tốn s phân b cư ng đ sáng c a ñi m nh nh b Kh i t o ñi m tâm v i cư ng ñ ng u nhiên k c L p l i bư c dư i ñây cho ñ n vi c phân c m nhãn c a nh khơng thay đ i nhi u d Phân c m ñi m tâm d a kho ng cách t giá tr cư ng ñ sáng ñi m tâm ñ n giá tr cư ng ñ sáng (c(i) thư ng ñư c g i hàm chi phí c a thu t tốn k-Means) 20 c (i ) = arg || x (i ) − µ j || (2.23) j e Tính tốn giá tr ñi m tâm m i cho c m ∑ 1{c = j}x = ∑ 1{c = j} m µi (i ) i =1 m i =1 (i ) (2.24) (i ) Trong đó, k tham s đ u vào c a thu t toán (s c m c n tìm), i bi n l p t t c giá tr cư ng ñ sáng nh, j bi n l p t t c m tâm µi m tâm c a giá tr cư ng ñ sáng CHƯƠNG K T QU NH N D NG VÀ PHÁT HI N KHUY T ĐI M 3.1 BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ CH T LƯ NG TRÁI BƯ I Hi n nay, h u h t vi c ki m tra đóng gói trái Bư i đ u ñư c th c hi n th công Tác gi gi i quy t toán b ng máy tính, s d ng phương pháp, thu t tốn lĩnh v c th giác máy tính x lý nh s đ nhân d ng, phân tích hình nh ñ k t lu n v ch t lư ng c a trái Bư i mà không phá v c u trúc b m t c a chúng nh m ti t ki m th i gian, chi phí cho doanh nghi p thu mua xu t kh u trái Bư i 3.2 MÔI TRƯ NG VÀ CÔNG C CÀI Đ T TH 3.3 M U D NGHI M LI U HU N LUY N VÀ KI M TRA D li u nh ñư c l y bao g m: M t s trái Bư i có ch t lư ng t t, ñ t tiêu chu n xu t kh u theo tiêu chu n GAP (khơng có: v t b m, sâu, th i r a, v t ch y xư c, s o, v.v) M t s trái Bư i có m t s khuy t m b m t (có: v t b m, sâu, th i r a, v t ch y 21 xư c, s o m t s nh ñư c tác gi v thêm v t khác thư ng b m t) Hình 3.1 M t s Hình 3.2 M t s Hình 3.3 M t s m u m u trái Bư i ñưa m u trái Bư i ñưa ñưa vào phân tích phát vào hu n luy n vào nh n d ng hi n khuy t ñi m 3.4 K T QU TH NGHI M NH N D NG TRÁI BƯ I Các tham s hình dáng c a sóng Gabor đư c ch n hình 3.4 π , λ = 8, ϕ = [0, ], γ = 0.5, b = 1, N = 12, θ = 60 Hình 3.4: Các tham s hình dáng sóng Gabor đư c ch n Hình 3.5: K t qu nh n Hình 3.6: K t qu nh n d ng v i k=2 d ng v i k=1 3.5 NH N XÉT K T QU NH N D NG T k t qu nh n d ng hình 3.5 hình 3.6 cho th y, d li u hu n luy n nhi u ñ ng b đ xác nh n d ng cao Tuy nhiên, CSDL tăng lên th i gian x lý t c đ 22 tính tốn c a h th ng ch m l i thu t tốn sóng Gabor v i b tham s c a tham s c a ma tr n GLCM nhi u 3.6 K T QU TH NGHI M PHÁT HI N KHUY T ĐI M 3.6.1 Phương pháp phân ño n nh d a ngư ng Hình 3.7: K t qu phát Hình 3.9: K t qu phát hi n hi n s khuy t b m t khuy t ñi m b ng thu t toán k – b ng phương pháp phân Means, k = ño n d a ngư ng 3.6.2 S d ng thu t toán k – Means K t qu c a phương pháp th hi n hình 3.9 3.7 NH N XÉT K T QU PHÁT HI N KHUY T ĐI M 3.7.1 Mơ hình phân đo n nh b ng thu t tốn tách ngư ng tồn c c K t qu hình 3.7 cho th y r ng, mơ hình phương pháp đ xu t khơng nh ng phát hi n ñư c khuy t ñi m nh mà cịn ph c v đư c cho vi c màu hóa khuy t m đ m đư c s khuy t ñi m nh trái Bư i r t hi u qu , giúp ích cho vi c th ng kê s khuy t ñi m c a trái Bư i b h ng ph c v công vi c phân lo i Tuy nhiên, mơ hình s d ng m t s kĩ thu t x 23 lý nh nh phân v y làm m t ñi ñi m nh nh thu t tốn x lý hình thái h c – phép m nh ñã làm m t ñi nh ng vùng nhi u bên ngồi đ i tư ng ñ ng th i làm m t ñi ho c làm tăng kích thư c c a vùng khuy t m nh 3.7.2 Mơ hình phân ño n nh b ng thu t toán k – Means K t qu hình 3.9 cho th y r ng, mơ hình phương pháp s d ng phát hi n ñư c vùng b khuy t t t b m t trái bư i hi u qu vùng khuy t t t ñư c màu hóa thành c m ý tư ng c a thu t toán k-Means giúp h th ng đơn gi n so v i mơ hình phân đo n nh b ng thu t tốn tách ngư ng toàn c c Tuy nhiên, phương pháp t c ñ x lý lâu so v i phương pháp phân ño n b ng ngư ng c c b x lý nh màu 24 K T LU N VÀ HƯ NG PHÁT TRI N Trong lu n văn này, tác gi trình bày t ng quát nh ng ki n th c, thu t toán n n t ng lĩnh v c x lý nh s ng d ng ngành cơng nghi p th c ph m nói chung lĩnh ñánh giá ch t lư ng trái nói riêng Đây m t lĩnh v c m i q trình phát tri n th gi i Vi t Nam g n ñây ch đ cịn m i m N i dung c a cu n lu n văn ñã ti n hành th c hi n nghiên c u ba v n đ sau: M t là: Lu n văn ñã ti n hành nghiên c u nh ng nguyên lý b n h th ng x lý nh s nh n d ng nói chung lĩnh v c nh n d ng phát hi n khuy t ñi m b m t trái nói riêng đ có đư c nhìn t ng quát v phương pháp ph m vi ng d ng c a Hai là: Lu n văn ñã nghiên c u phương pháp trích l c đ c trưng nh trái nói chung đ t tìm nh ng tham s ñ c trưng phù h p v i tốn mà tác gi hư ng t i Trong trình nghiên c u, tác gi nh n th y r ng: Các lo i trái khác có đ c trưng b m t khác nhau, ví d : Các lo i trái Táo, Lê, Chu i v.v có b m t ph ng trơn, v i trái Bư i ngư c l i, b m t khơng ph ng có k t c u ph c t p Do đó, vi c xác đ nh phương pháp trích l c ñ c trưng phương pháp ño lư ng ñ c trưng ñi u r t quan tr ng Cu n lu n văn ñã th c hi n ch n l a phương pháp phù h p v i toán ñư c mô t r t chi ti t chương 25 Ba là: Tác gi ñã nghiên c u thu t tốn x lý nh s đ ti n hành phân tích b m t c a trái Bư i nh m phát hi n khuy t m Qua q trình nghiên c u th nghi m, tác gi ch n mơ hình s d ng phương pháp phân ño n nh nh phân phương pháp phân ño n nh b ng k-means ñ phát hi n khuy t ñi m b m t trái Bư i Trên s nh ng ki n th c ñã nghiên c u ñư c trên, cu n lu n văn ñã ñ xu t mơ hình nh n d ng trái Bư i mơ hình đánh giá ch t lư ng trái Bư i Trong mơ hình nh n d ng trái Bư i, tác gi ñã nghiên c u lo i ñ c trưng nh n d ng nh trái nói chung ch n đư c ba lo i ñ c trưng phù h p v i tốn: màu s c, hình dáng k t c u c a nh T nh ng tham s ñ c trưng này, tác gi ti p t c nghiên c u phương pháp x lý nh ñ i v i tham s ñó ñ có ñư c giá tr t t nh t phù h p ph c v cho vi c nh n d ng Các khơng gian màu c a nh đư c tác gi nghiên c u: RGB, HSI, HSV, CIE L*a*b* tác gi ñã l a ch n khơng gian màu HSV đ trích l c đ c trưng cho tham s màu s c Đ c trưng v hình dáng đư c tác gi quan tâm k tác gi ñã ch n phương pháp ño lư ng hình dáng c a trái Bư i d a chu vi di n tích c a hình dáng trái bư i sau th c hi n bi n ñ i nh phân nh ñơn kênh H không gian màu HSV Đ c trưng k t c u c a nh m t nh ng tốn khó x lý nh s th giác máy tính Có r t nhi u mơ hình khác đ trích l c ñ c trưng k t c u c a nh ñã ñư c ñ xu t Và ñ i v i tham s này, tác gi ñã ch n phương pháp th ng kê, s d ng ma tr n ñ ng hi n m c ñ xám Co-occurrence ñ ño lư ng ñ c trưng k t c u tác gi ñã ch n ñ c trưng 26 k t c u cho toán: ñ c trưng v lư ng, ñ tương ph n, entropy, đ tương đ ng tính đ ng nh t Các tham s v i tham s c a màu s c hình dáng s ñư c lưu tr vào CSDL Đ nh n d ng trái bư i, tác gi ñã s d ng thu t tốn k-NN đ tính kho ng cách gi a m u hu n luy n v i m u ki m tra, thu t toán k-NN m t 10 thu t toán phân lo i d li u, khai phá d li u hi u qu lĩnh v c khai phá d li u tính đơn gi hi u qu c a V n đ quan tr ng nh t ñ i v i thu t toán k-NN xác ñ nh h s k (s hàng xóm g n nh t c n tìm), tác gi ch n th nghi m v i h s k=1 ho c k=2 Trong mơ hình phát hi n khuy t ñi m b m t trái Bư i, tác gi ñã ch n phương pháp phân ño n nh tính đơn gi n hi u qu c a Tuy nhiên, đ phương pháp đ t hi u qu nh đ u vào ph i ñư c ñưa vào module ti n x lý nh trư c ñưa vào module phân ño n nh Trong giai ño n ti n x lý nh, tác gi ñã s d ng nh ñơn kênh a* khơng gian màu CIE L*a*b* đ làm đ u vào cho module ti n x lý Vì tính ch t c a nh a* m có nhi u đ m, v y tác gi ñã s d ng thu t toán nâng cao ñ tương ph n s d ng b l c trung v ñ x lý nh sau ñư c x lý đư c đưa vào module x lý hình thái h c ñ lo i b nh ng ñi m không mong mu n n n c a nh trư c ñưa vào phân ño n nh b ng thu t tốn phân đo n nh tồn c c Ostu Trong module x lý hình thái h c, tác gi ñã s d ng phép m nh v i m t ph n t c u trúc không ph ng đ x lý nh Qua q trình th ngi m, tác gi nh n th y r ng: giá tr ngư ng n m kho ng [0.4, 0.55] có hi u qu t t Ngồi ra, phương pháp s d ng thu t toán k-Means phân c m d li u ñư c nghiên c u ñưa vào th nghi m Tác 27 gi ñã chuy n thu t toán k-Means t vi c phân c m d li u ñ u vào khai phá d li u thành phân c m khuy t ñi m m t ñ i tư ng c đ nh – qu Bư i m t thu t toán h u hi u đ phân tích nh k t qu c a nh màu Tuy nhiên, h th ng có th i gian x lý ch m l i CSDL tăng lên, c n tinh gi m thu c tính c a đ c trưng ñ h th ng v n ñ m b o tính xác th i gian x lý ch p nh n ñư c Trong tương lai, tác gi s nghiên c u sâu thêm phương pháp khác đ có th h th ng có hi u cao hơn, ví d : nghiên c u DWT ñ nén nh sau l y m u đưa vào sóng Gabor đ làm n i ñ c trưng, nh sau ñư c nén s có kích thư c nh v y th i gian tính tốn s nhanh Ngồi ra, ñ h th ng ñư c n ñ nh c n nghiên c u xây d ng m t mơ hình, phương pháp l y m u hi u qu ñ gi m b t nh ng nh hư ng c a ánh sáng, đ chói, tác đ ng vào ñ i tư ng l y m u N u có u ki n, tơi s ti p t c nghiên c u nâng c p h th ng thành m t dây chuy n máy móc t đ ng ng d ng vào tốn th c t đ tăng hi u qu , gi m chi phí s n xu t đóng gói Bư i xu t kh u theo tiêu chu n GAP ... c n k thu t ñánh giá ch t lư ng trái cây, ki m tra b m t trái Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U Đ i tư ng nghiên c u: M t s lo i Bư i xu t kh u c a Vi t Nam Ph m vi nghiên c u - Nghiên c u k thu... c u k thu t x lý nh nh n d ng trái Bư i - Nghiên c u phương pháp phát hi n khuy t ñi m b m t trái Bư i ñ ti n t i ñánh giá ch t lư ng trái trái Bư i PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U Phương pháp tài li... s Hình 3.3 M t s m u m u trái Bư i ñưa m u trái Bư i đưa đưa vào phân tích phát vào hu n luy n vào nh n d ng hi n khuy t ñi m 3.4 K T QU TH NGHI M NH N D NG TRÁI BƯ I Các tham s hình dáng c a