بخشی از مقاله
چکیده
روغن کنجد یکی از محصولات مهم ازلحاظ تغذیهای و اقتصادی در ایران هست که سالانه ارزش اقتصادی بالایی برای کشور حاصل مینماید. تولید روغن کنجد به دلیل فرآیند پیچیدهای که دارد بسیار پرهزینه است و همین مسئله موجب بالاتر رفتن قیمت تمامشده این محصول میشود. قیمتهای بالای روغن کنجد انگیزه لازم را برای ورود سودجویان به این بازار فراهم کرده است. عمدهترین روش سوءاستفاده هم مخلوط کردن روغنهایی مانند روغنهای گیاهی ذرت، کلزا، آفتابگردان و سویا به روغن خالص کنجد است. لذا هدف اصلی این تحقیق ارزیابی یک سامانه قابلحمل هوشمند بهمنظور تشخیص تقلب روغنکنجد به کمک فناوری ماشین بینایی است.
برای ارزیابی از 13 نمونه روغنکنجد، آفتابگردان و کلزا که شامل درصدهای متفاوت اختلاط آنهاست استفاده گردید. بهمنظور تشخیص تقلبی بودن روغن کنجد شبکههای عصبی مصنوعی با یکلایه مخفی با تعداد نرون های متفاوت - از 1 تا - 20 طراحی و مورد ارزیابی قرار گرفتند. بهترین شبکه با ساختار 36-6-1 برای پیشبینی نمونههای مخلوط شده روغن کنجد و آفتابگردان مقادیر ضریب همبستگی و میانگین مربعات خطا را به ترتیب 0/944 و 0/006 ارائه داد. همچنین بهترین شبکه با ساختار 36-10-1 برای پیشبینی نمونههای مخلوط شده روغن کنجد و کلزا مقادیر ضریب همبستگی و میانگین مربعات خطا را به ترتیب 0/946 و 0/0003 ارائه داد. این نتایج نشاندهنده موفق بودن مدلسازی با ویژگی رنگی بوده است.
مقدمه
کنجد با نام علمی Sesames indicium یکی از مهم ترین دانه های روغنی محسوب می شود. هندوستان، چین، سودان و مکزیک حدود % 60 از تولید سالانه این محصول را به خود اختصاص داده اند.[1] در حال حاضر چین بزرگترین تولید کننده کنجد در دنیا است.
دانه کنجد بیشترین میزان روغن را در بین دانه های روغنی دیگر داراست اما با وجود این تولید آن بسیار کمتر از دانه های دیگر نظیر سویا، آفتابگردان در ایران است. روغن کنجد به عنوان یک روغن با قیمت و کیفیت بالا شناخته میشود. این روغن بیشترین مقاومت و ماندگاری را در بین روغن های خوراکی با درصد بالای چربی غیراشباع دارد. [
نوع آنتی اکسیدان های طبیعی موجود در این روغن باعث بروز مقاومت بسیار بالا در برابر اکسیداسیون و خواص فیزیولوژیکی ارزشمند روغن کنجد شده است. مقدار روغن موجود در این دانه حدود % 50 بوده که ترکیب اسیدهای چرب آن حاوی 70% اسیدهای چرب غیر اشباع مانند لینولئیک اسید، اولئیک اسید و مقداری اسیدهای چرب اشباع مانند پالمتیک و آراشیدیک اسید می باشد. روغن کنجد یکی از روغن های غیر اشباع و مفید برای انسان بوده و ثابت شده که این روغن می تواند سطح کلسترول خون انسان را کاهش دهد.
روغن کنجد به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر حرارت دود نمیکند، کف نمیکند، تغییر رنگ نمیدهد و بوی نامطبوع در آشپزخانه تولیدنمیکند. به همین دلیل جهت سرخ کردن بسیار مناسب است. بوی ملایم و مزه مطلوب از ویژگی های روغن کنجد بوده که به عنوان یک روغن سالاد طبیعی مطرح است و همچنین نقطه انجماد پایینی داشته و یا اصلا منجمد نمی شود.
تقلب و کیفیت را میتوان مجموعهای از ویژگیها وصفت در نظر گرفت که تلفیق آنها از دیدگاه مصرفکننده منجر به پذیرش محصول میگردد. اساس ارزیابیهای کیفی عمدتاً ذهنی است و صفاتی نظیر رنگ، ظاهر و طعم در مواد غذایی توسط داوران حسی مورد بررسی قرار میگیرند.
ازآنجاکه ادراک بشر بهآسانی دچار اشتباه میشود، اینگونه ارزیابیها علاوه بر صرف هزینههای بالا از ثبات لازم برخوردار نیستند، ازاینرو نیاز به سیستمهای ارزیابی عینی و دستگاهی اجتنابناپذیر میباشد. اخیراً سیستمهای ارزیابی بر مبنای تکنولوژی رایانهها برای ارزیابیهای حسی محصولات کشاورزی و صنایع غذایی مورداستفاده قرار میگیرند که اساس آنها را پردازش تصویر تشکیل میدهد.
قیمت زیاد برای یک لیتر روغن کنجد انگیزه لازم را برای ورود سودجویان به این بازار فراهم کرده است. عمدهترین روش سوءاستفاده هم مخلوط کردن روغنهای نباتی، روغن کلزا و روغن ذرت با روغن خالص کنجد می باشد.همچنین امکان تشخیص تقلب های ذکر شده بهراحتی وجود ندارد. بر این اساس توسعه روشی نوین که بتواند مشکلات موجود را بر طرف نموده و دارای مزایایی چون دقت بالا و زمان پردازشی کم باشد، بسیار ضروری به نظر میرسد. در همین راستا می توان از تکنیک پردازش تصویر استفاده نمود.این تکنیک بر روی محصولات غدایی و کشاورزی متفاوت انجام شده است.
مارشال و همکاران در سال 2013 تحقیقی بر روی تشخیص محتوای ناخالصی روغنزیتون انجام دادند. اهداف آنها عبارت بود از توسعه دستگاهی که بهوسیله ماشین بینایی و شبکه عصبی مصنوعی بتواند تقلب در روغنزیتون را تشخیص دهد.
در این تحقیق از تصاویر رنگی استفادهشده که هیستوگرام رنگهای قرمز، سبز و آبی - RGB - با استفاده از شمارش تعداد پیکسلها در هر سطح شدت 256 - سطح شدت - به دست میآید. این سه هیستوگرام با یکدیگر تلفیقشده و درمجموع یک هیستوگرام 768 سلولی به دست آمد که تعداد پیکسلها در هر سلول بهعنوان ورودی شبکه عصبی در نظر گرفته شد. آنها گزارش دادند که شبکههای عصبی آموزشدیده، میتوانند بین روغنزیتون بکر و روغنزیتونهای ناخالص که جزء تقلب بهحساب میآید را با دقت 82/38 درصد الهم تفکیک کنند.[8]رنگ سنجی در صنایع غذایی، آزمونی مهم و چالشبرانگیز است، چراکه ماده غذایی معمولاً ساختار رنگی غیریکنواختی دارد و رنگ سنجی آن دشوار میباشد. رنگ مهمتر ین خصوصیت تصویر است چراکه مشابه دید انسان اطلاعات اصلی تصاویر را در بر دارد.
در حقیقت تمام آنچه در تصویر وجود دارد، مؤلفههای رنگی است که در پیکسلهای تصویر ذخیرهشده است، بر این اساس که هر رنگ را میتوان با ترکیب سه رنگ اصلی بازسازی کرد. قرار گرفتن تصویر در فضاهای رنگی مختلف و محاسبات ضریب همبستگی و میانگین مربعات خطا شدت رنگ در پیکسلهای تصویر، در فضاهای رنگی مختلف میتوان اطلاعات رنگی تصویر را استخراج کرد. ماشین بینایی، تکنولوژی تهیه و آنالیز تصاویر یک صحنه واقعی بهوسیله کامپیوتر در راستای کسب اطلاعات یا کنترل یک پروسه است.
ماشین بینایی روشی غیر تخریبی و علمی برای اندازهگیری الگوی رنگ در سطوح رنگی غیریکنواخت است. نمونه بارز کاربرد پردازش تصویر، صنایع غذایی است که عناصر اصلی آن اندازهگیری بصری و توصیف محصولات غذایی در تصاویر است که میتوان از خصوصیات تصاویر آن را استخراج نمود و بهعنوان شاخص کیفیت مطرح کرد. روشهای سنتی ارزیابی حسی در تعیین کیفیت مواد غذایی کاربرد زیادی دارند ولی این روشها زمانبر و پرهزینه هستند. این عوامل سبب ایجاد انگیزه برای توسعه روشهای جانشین است که در زمان کمتر و با دقت بیشتر خصوصیات کلیدی محصول را ارزیابی کند. پردازش تصویر یکی از این روشها است. نشان دادهشده که کاربرد پردازش تصویر در اندازهگیری خصوصیات کیفی یکی از امیدبخشترین موضوعات تحقیقاتی است.
با توجه به مواردی که بهطور خلاصه در ارتباط با روغن های خوراکی ذکر گردید، میتوان بیان نمود که تشخیص تقلب و تخمین میزان ناخالصی یکی از ضرورت ها در جهت ارتقای سطح کیفی و افزایش قدرت رقابت این محصول در بازارهای داخلی و جهانی است. بنابراین بهکارگیری یک روش نوین در جهت تشخیص تقلبی بودن روغن کنجد میتواند بسیار مفید و تأثیرگذار باشد. لذا هدف اصلی این تحقیق ارزیابی یک سامانه قابلحمل بهمنظور تشخیص تقلب روغنزیتون به کمک تلفیق فناوری بینایی ماشین است. جهت استخراج ویژگیهای رنگی در این پژوهش از میانگین مؤلفههای رنگی RGB، CMY وL* A* B * استفادهشده است.
مواد و روش ها
نمونه ها
نمونههای روغن کنجد موردنیاز از شرکت روغنکشی خرمشهر و تولیدشده در کارخانه روغن گنجه رودبار واقع در منجیل تهیه گردید. نمونهها به گروه مهندسی مکانیک ماشینهای کشاورزی دانشگاه تهران واقع در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج منتقل شد. آزمایشهای پردازش تصویر روغن کنجد یک روز پس از تهیه نمونه آغاز گردید. پس از تهیه کردن نمونهها، آنها را با نسبتهای مختلف 50 - تا 95 درصد - با روغن آفتابگردان مخلوط گردیدند. لازم به ذکر است که در این 6 نمونه، نمونه اول 5 درصد اختلاط دارد و نمونههای بعدی بهصورت دهتایی صعود میکند. بهعبارتیدیگر مخلوطهایی از روغن کنجد و روغن آفتابگردان به ترتیب با درصدهای 50-50،60-40،70-30 ،20-80، 10-90 و 5-95 تهیه شدند. در ادامه نیز عملیاتی مشابه برای روغن کلزا انجام گرفت. سپس از هر یک از نمونههای روغن کنجد، آفتابگردان و کلزا نیز بهصورت 100 درصد تهیه شد. سپس نمونهها را در ظرفی استوانهای ریخته شده و هر کدام بهصورت جداگانه مورد تجزیه و تجلیل قرار گرفت.
تصویر گیری
برای تصویر گیری از اتاقکی که دیوارههای آن با پارچه مشکی پوشیده بود، استفاده شد تا بازتاب نور در فضا ایجاد نشود و از ایجاد نوسان در تصویر گیری جلوگیری گردد .برای ایجاد نور از دو لامپ فلوئورسنت استفاده شد. تصویر گیری با استفاده از دوربین CCD مدل SONY-420tvl استفادهشده است که دارای 480 خط تلویزیون و510×492 پیکسل است.
