영상처리를 이용한 고구마 자동 선별시스템 개발 = Development of an Automatic Sweet Potato Sorting System Using Image Processing

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Grading and sorting an indeterminate form of agricultural products such as sweet potatoes and potatoes are a labor intensive job because its shape and size are various and complicate. It costs a great deal to sort sweet potato in an indeterminate forms. There is a great need for an automatic grader for the potatoes.
Machine vision is the promising solution for this purpose. The optical indices for qualifying weight and appearance quality such as shape, color, defects, etc. were obtained and an on-line sorting system was developed. The results are summarized as follows.
Sorting system combined with an on-line inspection device was composed of 5 sections, human inspection, feeding, illumination chamber, image processing & control, and grading & discharging. The algorithms to compute geometrical parameters related to the external guality were developed and implemented for sorting the deformed sweet potatoes. Grading accuracy by image processing was 96.4% and the processing capacity was 10,800 pieces per hour.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 인력에 의존하고 있는 부정형 농산물의 선별작업을 기계화할 수 있도록 영상처리를 이용한 자동선별시스템을 개발하고 고구마를 대상으로 하여 그 성능을 평가하였다. 시작기는 무게, 형상, 휨, 손상, 색택을 영상처리를 이용하여 정밀하게 선별할 수 있었다. 구체적인 연구결과를 요약하면 다음과 같다.등급판정 인자는 각 산지에서 생산되는 서로 다른 품종의 고구마를 각 등급별로 구입을 하여 길이, 장경, 단경, 무게를 측정한 후 기하학적 특성을 분석하여 구명하였다.선별용 컵은 이들 기하학적 특성에 기초하여 가로×세로×높이가 240×128×42 mm로 하였고, 하부낙하 슬라이드 방식을 적용하였다.시작기는 길이 9,663 mm, 폭 1,006 mm, 높이 799 mm의 크기를 가지고 있으며, 구성은 육안선별부, 공급부, 영상획득부, 무게측정부, 영상처리 및 제어부, 등급별 배출부, 자동 상자담기로 일괄처리할 수 있도록 고안하였다. 특히, 자동공급부는 브러쉬 롤러와 횡방향 공급, 종방향 정렬방법으로 낱개공급 장치를 개발하였다.영상처리 시스템은 빛을 조사할 수 있는 챔버, 영상을 획득하는 CCD 카메라, 시료의 전체 영상을 획득할 수 있도록 도와주는 회전형 고무롤 컨베이어로 구성하였으며, 시료당 3번의 연속 촬영에 의해 전체영상을 획득하여 등급판정을 하였다. 무게측정은 로드셀을 이용하였고 형상은 길이/장경비로, 휨은 굽은 정도, 손상은 화소값, 색택은 영상처리의 문턱값을 적용하였다. 등급판정은 이들 인자들을 조합하여 판정하였다.고구마 영상처리 시스템의 작업성능은 시간당 최대 10,800개를 선별할 수 있으며, 선별정밀도는 96.4%로 양호한 성능을 보였다. 이때 작업 중 손상은 없는 것으로 나타났다.

참고문헌 (Reference)

1 "Studies on sorting systems for fruits and vegetables Development of whole image data collecting system and detection of injured apples" 28 (28): 13-20, 1997

2 "Machine vision system for on-line extraction and quantification of appearance quality factors of apple" Seoul National Univ 2000

3 "Grading and sorting of sweet potato using machine vision" 2003

4 "Fruit grading algorithms of multi-purpose fruit grader using black & white image processing system Journal of the Korean society for agricultural machinery" 20 (20): 95-103, 1995

5 "Conveyor design for apple orientation" 2003