• شماره ركورد
    25091
  • شماره راهنما
    MEC2 291
  • عنوان

    آشكارسازي زود هنگام ضرب ديدگي سيب هاي رقم "قرمز خوش طعم "، به كمك پردازش تصاوير مادون قرمز نزديك و الگوريتم يادگيري ماشين

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكاترونيك
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404/05/27
  • صفحه شمار
    78 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر پيمان معلم , دكتر نگين سياف
  • كليدواژه فارسي
    پردازش تصوير , طيف مادون قرمز نزديك , طبقه¬بند يولو , تعميم¬پذيري
  • چكيده فارسي
    سيب يكي از محصولات استراتژيك در ايران است كه سهم قابل توجهي از صادرات محصولات كشاورزي را به خود اختصاص داده است. اين محصول، در مراحل برداشت با چالش‌هاي متعددي نظير آسيب‌هاي فيزيكي و ضرب‌ديدگي مواجه است كه به دليل نبود علائم ظاهري اوليه، تشخيص آن با روش‌هاي سنتي دشوار است. اين آسيب‌ها كيفيت محصول را كاهش داده و منجر به فساد دسته‌جمعي ميوه‌ها در بسته‌بندي مي‌شود كه زيان‌هاي اقتصادي چشمگيري به دنبال دارد. در اين پژوهش تلاش شد، با استفاده از تصويربرداري در طيف مادون قرمز نزديك و به‌كارگيري الگوريتم‌هاي هوش مصنوعي، لكه‌هاي ناشي از ضرب‌ديدگي سيب‌ها در مراحل اوليه كه قابل رؤيت نيستند، شناسايي و با جداسازي اين سيب‌ها، ماندگاري محصولات انبار شده افزايش يابد. بدين منظور پايگاه¬داده اي با تعداد 2000 تصوير از سيب¬هاي رقم "قرمز خوش طعم" تهيه شد. سپس در ابتدا، به منظور امكان پياده‌سازي الگوريتم روي سخت‌افزارهاي كم‌هزينه و با پايگاه¬داده محدود، تركيبي از طبقه‌بندهاي يادگيري ماشين سنتي و استخراج¬گرهاي ويژگي دستي مورد مطالعه قرار گرفت. اين الگوريتم¬ها، دقت بالاي 99 درصد و قابليت تعميم پذيري خوبي از خود نشان دادند. سپس الگوريتم‌هاي يادگيري عميق بررسي شدند و مدل طبقه‌بند يولو 8 نانوكه در تست اوليه توانست با دقت 100 درصد سيب‌هاي ضرب‌ديده را شناسايي كند، به عنوان مدل پايه انتخاب گرديد. با توجه به ضرورت عملكرد الگوريتم در مراكز مختلف با شرايط متنوع، قابليت تعميم‌پذيري اين مدل ارزيابي شد و نتايج نشان‌دهنده كاهش مقادير دقت و بازيابي به ترتيب به 84 و 74 درصد بود. به¬منظور بهبود تعميم‌پذيري شبكه پايه، با افزودن ساختار هرمي دوطرفه تلفيق ويژگي (BiFPN) و تنظيم پارامترهاي يادگيري، معماري شبكه اصلاح شد كه موجب افزايش دقت و بازيابي به ترتيب به ميزان 5 و 15 درصد گرديد. اين مدل اصلاح‌شده همچنين در شناسايي لكه‌هاي كوچك و كم‌رنگ عملكرد بهتري نسبت به مدل پايه داشت. در مجموع، اين مطالعه نشان داد كه علاوه بر امكان استفاده از مدل‌هاي سنتي يادگيري ماشين، مي‌توان با افزودن ساختارهاي هرمي تلفيق ويژگي، بازيابي اطلاعات را تقويت و تعميم‌پذيري و حساسيت به آشكارسازي لكه‌هاي كوچك را در طبقه بند يولو 8 به طور چشمگيري افزايش داد.
  • كليدواژه لاتين
    Image processing , near-infrared spectrum , YOLO classifier , generalizability
  • عنوان لاتين
    Early bruise Detection in Red Delicious apples using near-infrared image processing combined with Machine learning
  • گروه آموزشي
    مهندسي مكانيك
  • چكيده لاتين
    Apple is one of the strategic products in Iran that has a significant share of agricultural exports. This product faces several challenges during the harvesting stages, such as physical damage an‎d bruising, which is difficult to detect with traditional methods due to the lack of initial visual symptoms. These damages reduce the quality of the product an‎d lead to mass spoilage of fruits in packaging, which results in significant economic losses. In this study, an attempt was made to identify the stains caused by bruising of apples in the early stages, which are not visible, by using near-infrared imaging an‎d artificial intelligence algorithms, an‎d to increase the shelf life of stored products by separating these apples. For this purpose, a database with 2000 images of local apples in the region was prepared. Then, initially, in order to implement the algorithm on low-cost hardware with a limited database, a combination of traditional machine learning classifiers an‎d manual feature extractors was used. These algorithms showed high accuracy of 99% an‎d good generalizability. Then, deep learning algorithms were examined an‎d the YOLO 8 Nano classifier model, which was able to identify damaged apples with 100% accuracy in the initial test, was selec‎ted as the base model. Considering the necessity of the algorithmʹs performance in different centers with diverse conditions, the generalizability of this model was eva‎luated an‎d the results showed a decrease in the accuracy an‎d recovery values to 84 an‎d 74%, respectively. In order to improve generalizability, the base network was modified by adding a bidirectional feature fusion pyramid (BiFPN) structure an‎d adjusting the learning parameters, which increased the accuracy an‎d recovery by 5 an‎d 15%, respectively. This modified model also performed better than the baseline model in detecting small, faint spots. Overall, this study showed that in addition to the possibility of using traditional machine learning models, adding feature fusion pyramid structures can enhance information retrieva‎l an‎d significantly increase the generalizability an‎d sensitivity to small spot detection in the YOLO 8 classifier.
  • تعداد فصل ها
    7
  • فهرست مطالب pdf
    146966
  • نويسنده

    توكلي حسين ابادي، نعيمه