Diseño de un sistema de visión por ordenador para la caracterización del color del tomate (Solanum lycopersicum L.)

Abstract

The external appearance of food is the first attribute in which consumers set their eyes on. The color, in particular, has a special relevance in the tomato (Solanum lycopersicum L.). Objective color measurement can be carried out by various instruments. These, generally, have a high-price which adds to other drawbacks for the analysis of food products. For this reason, in recent years, the use of computer vision systems (CVS) has increased. These consist of an image capturing system and a software. The latter can be an impediment for some potential users, since there are few simple computational tools for information processing and the software development is a limiting restriction for many users. In the case of the tomato, there is a specific program for color measurement, however, it cannot be modified for the incorporation of a lacking function: the analysis of the external characteristics of the fruit. Therefore, it seems opportune to develop a tool that allows analyzing the external color of the tomato in a simple, objective, efficient way and with a lower price than traditional measuring instruments. The main objective of this work is to construct a low cost CVS to measure the external color of tomato. For this purpose, an image capturing system has been designed and a program has been developed, using the software LabVIEW, for the acquisition, processing, analysis and storage of images, as well as a simple graphical environment for user manipulation. Finally, the effectiveness of the CVS has been proven by the study of a tomato fruit. The first results achieved have been the image capturing system, the program for image manipulation and the graphical user interface. The color of various colored cards has been analyzed using the CVS. These measurements have been compared with the readings made by a commercial system, the Konica Minolta CR-400 colorimeter, obtaining a standardized average error of the CVS of 2.50 %. This result demonstrates the accuracy of the built CVS.

L'aparença externa dels aliments és el primer atribut en què es fixen els consumidors. El color, en particular, té una especial rellevància en el tomàquet (Solanum lycopersicum L.). La mesura objectiva del color pot ser duta a terme per diversos instruments. Aquests presenten, generalment, un elevat cost, a més d'altres inconvenients per a l'anàlisi de productes alimentaris. Per aquest motiu, en els darrers anys, ha augmentat l'ús dels sistemes de visió per computador (SVC). Aquests consten d'un sistema de captació d'imatges i un programari per a la seva anàlisi. Aquest últim pot ser un impediment per a alguns potencials usuaris, ja que són poques les eines computacionals senzilles per al processament de la informació i el desenvolupament de programari és una restricció limitant per a molts usuaris. En el cas del tomàquet existeix un programa específic per a la mesura del color, no obstant això, aquest no pot ser modificat per a la incorporació d'una funció que no incorpora: l'anàlisi de les característiques externes del fruit. Per tant, sembla oportú desenvolupar una eina que permeti analitzar el color extern del tomàquet de manera simple, objectiva, eficaç i amb un preu interior al dels instruments de mesura tradicionals. L'objectiu principal d'aquest treball és construir un SVC de baix cost per mesurar el color extern del tomàquet. És per a això que s'ha dissenyat un sistema de captació d'imatges i s'ha desenvolupat un programa, mitjançant el programari LabVIEW, per a l'adquisició, processament, anàlisi i emmagatzemat d'imatges, així com un entorn gràfic senzill per a la manipulació per part de l'usuari. Finalment, s'ha comprovat la utilitat del SVC mitjançant l'estudi d'un tomàquet. Els primers resultats aconseguits han estat el propi sistema de captació d'imatges, el programa per a la manipulació de les mateixes i la interfície gràfica d'usuari. A partir del SVC construït s'ha analitzat el color de diverses cartes de colors. Aquestes mesures han estat comparades amb les lectures efectuades amb un sistema comercial, el colorímetre Konica Minolta CR-400, obtenint-se un error mitjà normalitzat del SVC del 2,50 %. Demostrant aquest resultat l'exactitud del SVC construït.

La apariencia externa de los alimentos es el primer atributo en que se fijan los consumidores. El color, en particular, tiene una especial relevancia en el tomate (Solanum lycopersicum L.). La medida objetiva del color puede ser llevada a cabo por diversos instrumentos. Estos presentan, generalmente, un elevado coste, además de otros inconvenientes para el análisis de productos alimentarios. Por ese motivo, en los últimos años, ha aumentado el uso de los sistemas de visión por computador (SVC). Estos constan de un sistema de captación de imágenes y un software para su análisis. Este último puede ser un impedimento para algunos potenciales usuarios, ya que son escasas las herramientas computacionales sencillas para el procesado de la información y el desarrollo de software es una restricción limitante para muchos usuarios. En el caso del tomate existe un programa específico para la medida del color, sin embargo, no puede ser modificado para la incorporación de una función de la que carece: el análisis de las características externas del fruto. Por tanto, parece oportuno desarrollar una herramienta que permita analizar el color externo del tomate de manera simple, objetiva, eficaz y cuyo precio sea menor al de los instrumentos de medida tradicionales. El objetivo principal de este trabajo es construir un SVC de bajo coste para medir el color externo del tomate. Para ello se ha diseñado un sistema de captación de imágenes y se ha desarrollado un programa, mediante el software LabVIEW, para la adquisición, procesado, análisis y almacenado de imágenes, así como un entorno gráfico sencillo para la manipulación por parte del usuario. Finalmente, se ha comprobado la utilidad del SVC mediante el estudio de un fruto de tomate. Los primeros resultados alcanzados han sido el propio sistema de captación de imágenes, el programa para la manipulación de las mismas y la interfaz gráfica de usuario. A partir del SVC construido se ha analizado el color de diversas cartas de colores. Estas medidas han sido comparadas con las lecturas efectuadas con un sistema comercial, el colorímetro Konica Minolta CR-400, obteniéndose un error medio normalizado del SVC del 2,50 %. Demostrando este resultado la exactitud del SVC construido.