Principles, developments and applications of computer vision for external quality inspection of fruits and vegetables: A review

Fruits and vegetables quality evaluation using computer vision: A review

Efficiency increase of resources through automation of agriculture requires more information about the production process, as well as process and machinery status. Sensors are necessary for monitoring the status and condition of production by recognizing the surrounding structures such as objects, field structures, natural or artificial markers, and obstacles. Currently, three dimensional (3-D) sensors are economically affordable and technologically advanced to a great extent, so a breakthrough is already possible if enough research projects are commercialized. The aim of this review paper is to investigate the state-of-the-art of 3-D vision systems in agriculture, and the role and value that only 3-D data can have to provide information about environmental structures based on the recent progress in optical 3-D sensors. The structure of this research consists of an overview of the different optical 3-D vision techniques, based on the basic principles. Afterwards, their application in agriculture are reviewed. The main focus lays on vehicle navigation, and crop and animal husbandry. The depth dimension brought by 3-D sensors provides key information that greatly facilitates the implementation of automation and robotics in agriculture.

https://www.mdpi.com/1424-8220/16/5/618/pdf

3-D Imaging Systems for Agricultural Applications—A Review

Quality inspection of food and agricultural produce are difficult and labor intensive. Simultaneously, with increased expectations for food products of high quality and safety standards, the need for accurate, fast and objective quality determination of these characteristics in food products continues to grow. However, these operations generally in India are manual which is costly as well as unreliable because human decision in identifying quality factors such as appearance, flavor, nutrient, texture, etc., is inconsistent, subjective and slow. Machine vision provides one alternative for an automated, non-destructive and cost-effective technique to accomplish these requirements. This inspection approach based on image analysis and processing has found a variety of different applications in the food industry. Considerable research has highlighted its potential for the inspection and grading of fruits and vegetables, grain quality and characteristic examination and quality evaluation of other food products like bakery products, pizza, cheese, and noodles etc. The objective of this paper is to provide in depth introduction of machine vision system, its components and recent work reported on food and agricultural produce.

/pdf/machine-vision-system-a-tool-for-quality-inspection-of-food-193xpj50mr.pdf

Machine vision system: a tool for quality inspection of food and agricultural products

Over the last decades, parallel to technological development, there has been a great increase in the use of visual inspection systems. These systems have been widely implemented, particularly in the stage of inspection of product quality, as a means of replacing manual inspection conducted by humans. Much research has been published proposing the use of such tools in the processes of sorting and classification of food products. This paper presents a review of the main publications in the last ten years with respect to new technologies and to the wide application of systems of visual inspection in the sectors of precision farming and in the food industry.

Applications of computer vision techniques in the agriculture and food industry: a review

Vegetable quality is frequently referred to size, shape, mass, firmness, color and bruises from which fruits can be classified and sorted. However, technological by small and middle producers implementation to assess this quality is unfeasible, due to high costs of software, equipment as well as operational costs. Based on these considerations, the proposal of this research is to evaluate a new open software that enables the classification system by recognizing fruit shape, volume, color and possibly bruises at a unique glance. The software named ImageJ, compatible with Windows, Linux and MAC/OS, is quite popular in medical research and practices, and offers algorithms to obtain the above mentioned parameters. The software allows calculation of volume, area, averages, border detection, image improvement and morphological operations in a variety of image archive formats as well as extensions by means of “plugins” written in Java.

/pdf/image-processing-techniques-for-lemons-and-tomatoes-2livbbh381.pdf

Image processing techniques for lemons and tomatoes classification

Suppression of border effects in moiré techniques using three-dimensional methods

Metodos oticos, como as Tecnicas de Moire (TM), tem sido utilizados para a determinacao da topografia de objetos (perfilometria) com superficie irregular, como e o caso dos orgaos humano ou animal, ou ainda de produtos industrializados. Essas tecnicas sao precisas, de facil aplicacao e de baixo custo. Este trabalho tem por objetivo a aplicacao de duas Tecnicas de Moire de sombra, multiplicacao de franjas e mudanca de fase, como metodologias para a geracao de modelos digitais topograficos de superficies irregulares. Para tanto se utilizou um modelo de uma pera confeccionado em parafina, que foi pintado com tinta latex branca fosca, com a finalidade de evidenciar as franjas de moire. Montou-se um esquema experimental constituido de uma câmera fotografica digital, um sistema de iluminacao, um sistema manual para micro deslocamentos do objeto e um reticulo constituido de linhas claras e escuras com espessura de 1,0 mm. Foram tomadas 4 imagens do objeto com as franjas de moire, sendo que o objeto em estudo foi deslocado (afastado) uma pequena distância do reticulo, de maneira que as franjas se deslocassem ¼ de fase entre cada uma delas. Utilizando-se estas imagens, apos tratamento para a remocao das linhas de moire, gerou-se um modelo digital da superficie da pera. Para validacao, estas tecnicas foram comparadas com o outro modelo digital gerado por um Scanner 3D Laser, que serviu como padrao. Os resultados mostram que as TM estudadas obtiveram altas precisao e exatidao quando comparado ao padrao. A TM pode tambem ser aplicada com resultados satisfatorios na perfilometria de objetos com superficie irregular, tais como orgaos vegetais, fornecendo resultados consistentes e confiaveis. A TM de sombra com multiplicacao de franjas e bastante acessivel a usuarios com poucos recursos, pois embora trabalhosa, e simples de ser executada, e utiliza programas computacionais de uso comum. A TM com mudanca de fase e bastante rapida de ser executada, porem exige rotinas computacionais especificas. 

Abstract

http://repositorio.unicamp.br/jspui/bitstream/REPOSIP/257645/1/Lino_AntonioCarlosLoureiro_M.pdf

Tecnica optica de moire visando a aplicação no estudo de superficies irregulares

As tecnicas de moire (TM) sao um conjunto de tecnicas, baseadas no fenomeno de moire, mais comumente utilizadas em perfilometria, devido a sua simplicidade e rapidez de medicao. O fenomeno de moire consiste na interferencia causada pela sobreposicao de duas estruturas periodicas (reticulos), sendo a TM de sombra com multiplicacao de franjas mais sensivel que os metodos tradicionais, alem de diminuir os efeitos da diferenca de iluminacao na superficie do objeto em estudo. Objetivou-se com este trabalho gerar um Modelo Digital de Elevacao (MDE) de uma pera pela TM de sombra com multiplicacao de franjas e compara-lo a um outro modelo gerado a partir de um scanner 3D. Para este trabalho, foram utilizados um modelo de uma pera, em escala 1:1, confeccionado em parafina e um esquema experimental constituido de um reticulo de moire, iluminador e câmera fotografica digital. Pelos resultados, verifica-se uma alta correlacao entre os MDE obtidos pelos dois metodos. A TM de sombra com multiplicacao de franjas gerou um MDE que reproduz satisfatoriamente a topografia da pera.

/pdf/determinacao-da-topografia-de-uma-fruta-pela-tecnica-de-5ifjk8qako.pdf

Determinação da topografia de uma fruta pela técnica de moiré de sombra com multiplicação de franjas

A perfilometria e uma tecnica amplamente utilizada na construcao de mapas e graficos de relevos aplicados a uma vasta area do conhecimento. Frente as necessidades de suprir a demanda da industria e da area de desenvolvimento de prototipos quanto a tecnicas nao invasivas na investigacao da superficie de materiais em geral, o presente trabalho buscou propor uma metodologia de calibracao aplicada a tecnica de moire para investigacoes perfilometricas em prototipos mecânicos buscando baixos custos e flexibilidade. A tecnica de moire consiste na comparacao de dois reticulos periodicos, onde um segue o comportamento da superficie do objeto (reticulo modelo - Rm) e outro nao esta deformado, seguindo o comportamento de um plano de referencia, (reticulo de referencia - Rr). A luz que passa entre os reticulos se sobrepoe formando padroes de moire ou franjas de moire que se comportam como ondas senoidais. Nos ensaios de calibracao, usou-se um cone de relevo conhecido para a determinacao de uma constante de correcao de mapas gerados digitalmente. Os ensaios realizados aplicaram a metodologia para a determinacao do perfil de um mouse de computador e para a determinacao da deformacao de uma chapa metalica. A metodologia proposta para a calibracao da tecnica de moire mostrouse capaz de realizar os mapeamentos, com resolucao maxima na ordem de centesimos de milimetros, podendo entao ser usada em aplicacoes com niveis de precisao inferiores a essa ordem.

/pdf/calibracao-da-tecnica-de-moire-aplicada-a-perfilometria-de-4x7vr88nd8.pdf

Antonio Carlos Loureiro Lino

Papers

Image processing techniques for lemons and tomatoes classification

Suppression of border effects in moiré techniques using three-dimensional methods

Tecnica optica de moire visando a aplicação no estudo de superficies irregulares

Determinação da topografia de uma fruta pela técnica de moiré de sombra com multiplicação de franjas

Calibração da técnica de moiré aplicada a perfilometria de protótipos mecânicos