بخشی از مقاله
چکیده
در سال های گذشته از کشت بافت به عنوان یک روش کاربردی در اصلاح گیاهان مختلف استفاده گردیده است. مشکل اصلی در مشاهدات تماسی می باشد، به نحوی که در طول مر احل کشت بافت اندازهگیری مشخصات فیزیکی به صورت تماسی سبب آلوده شدن و تخریب اکثر نمونههای کشت می-گردد. همچنین با توجه به کوچک بودن تغییرات رشد در طول دوره رشد ثبت آن ها به روش معمول از دقت کافی برخوردار نخواهد بود
ماشین بینایی مورد نظر با توجه به دقت بالا ی مورد نیاز در آزمایشگاههای بیوتکنولوژی طراحی و ساخته شد . مهمترین پار امتر طراحی ماشین بینایی فاصله دوربین از نمونه بود که با کالیبراسیون اشکال هندسی فاصله بهینه 41 سانتیمتری انتخاب گردیده است. پس از ارزیابی اولیه توسط نمونه های آزمایشی سنگ به کمک شبکه های عصبی مصنوعی در نهایت یک سیستم با توان بهرمنده ی از شبکه های عصبی مصنوعی طراحی و ساخته شد. شبکه عصبی مصنوعی بهینه 5-3-1 مدل پرسپترون چند لایه با 5 ورودی از خصوصیات سطح بالا برای مشاهدات روی نمونه کشت بافت انتخاب گردید.
.1 مقدمه
در سال 1904 هانیگ، روش جدیدی از کشت گیاهان به نام کشت بافت را ارائه نمود که یکی از انواع آن
کشت کالوس1 میباشد. اگر یک بافت تمایز یافته از گیاه جدا شود و در شرایط آزمایشگاهی تولید یک توده سلولی
تمایز نیافته به نام کالوس نماید، این پدیده را کشت کالوس می نامند .[6] باکتریها و قارچها باعث کاهش عملکرد و همچنین کاهش کیفیت تولیدات گیاهی می شوند. مشکل اصلی در مشاهدات تماسی می باشد، در حین مرحله رشد کشت بافت اندازهگیری مشخصات فیزیکی آن به صورت تماسی سبب آلوده شدن و تخریب اکثر نمونه های کشت می-گردد
با ترکیب روشهای مناسب و عملی زراعی و بهبود ژنتیک گیاهان بطور تصاعدی با افزایش عملکرد محصول و کیفیت آن مواجه خواهیم شد . تخمین زده میشود که تقریباً نصف افزایش در عملکرد محصول در 50 سال اخیر در نتیجه بهبود ژنتیکی گیاهان حاصل شده است و نصف دیگر آن مربوط به بهبود مدیریت و تکن یک های مرتبط با آن - کود، آبیاری، کنترل بیماریها و آفات - میباشد
کشت بافت با هدف دست یابی به گیاهان عاری از قارچ و باکتری در آزمایشگاه های کنترل شده کشت بافت انجام میگیرد. کشت بافت زمانی دارای ارزش و نتایج معتبر علمی خواهد بود که در طی مشاهدات محیط کشت آن استریل و ایزوله باقی بماند . این عمل منوط به حذف مشاهدات تماسی و جایگزین کردن آن با مشاهدات غیر تماسی است. استفاده از ماشین بینایی این امکان را فراهم می سازد که تغییرات ابعادی و ظاه ری نمونههای کشت در زمانهای دلخواه ثبت گردیده و برای تحلیل های تکمیلی مورد استفاده قرار گیرند . عدم تخریب نمونه های کشت، حفظ محیط استریل و عاری از باکتری و قارچ، صرفه جویی در هزینه و وقت، دقت در یکنواختی کنترل مشاهدات و در نهایت فراهم کردن یک محیط کاملا کنترل شده برای کشت کالوس کلزا از مزایای کاربردی استفاده از ماشین بینایی می باشد.
کارهای انجام شده در زمینه ماشین بینایی و پردازش تصویر گسترده و در حال پیشرفت است، به طوری که همه علوم با این علم نوین در ارتباط هستند . خوشبختانه کارهای زیادی در زمینه پردازش تصو یر و ماشین بینایی در کشاورزی انجام شده اما با مروری بر این تحقیقات خواهیم دید که جای این علم روز دنیا در آزمایشگاه های بیوتکنولوژی بسیار خالی است. پردازش تصویر میتواند با توجه به حساسیت بالای کشت بافت کمک بسیاری در جهت مشاهدات دقیق با حفظ شرایط ایزوله در آزمایشگاههای بیوتکنولوژی نماید.
یانگجنٍ و فانفنَ - - 2010 سیستم هدایت گیره برداشت نشاء گل مریم در کشت بافت را ارائه دادند که بر مبنای پردازش تصویر طراحی گردیده است . در حال حاضر گل مریم یکی از مهمترین محصولات صادراتی کشور تایوان میباشد و آن را از طریق کشت بافت تکثیر مینمایند. در زمان کشت یا انتقال نشاء باید محل گرفتن نشاء و برش آن با حداکثر دقت انتخاب شود تا کشت بافت مناسبی بدست آید . در برداشت دستی نشاء معمولا ریشه و ساقه که شکننده هستند آسیب میبینند. ایشان الگوریتم پردازش تصویر مناسبی برای انتخاب پیوندگا ه ساقه نشاء و محل مناسب گرفتن نشاء توسط گیره رباتیک طراحی و مورد استفاده قرار دادند . گیره رباتیک به کمک دید دوچشمی نشاء را به خوبی و با حداقل آسیب رساندن بر میدارد. نتایج آزمایشها این سیستم با درصد موفقیت %78/2 به ثبت رسید
کینگزونگُ و همکاران - - 2002 سیستم آزمایشی را برای شناسایی عیوب سطحی پیشنهاد کردند که شامل یک نقاله تغذیه، واحد فاصلهانداز یکنواخت، سیستم ماشین بینایی و یک نقاله درجهبند بود. نقاله تغذیه، سیبها را به سمت واحد فاصلهانداز هدایت میکرد، سپس سیبها به واحد ماشین بینایی تغذیه میشدند تا از نظر عیوب بازرسی شوند. در پایان واحد درجهبند عمل درجهبندی سیبها را انجام میداد. از آنجایی که استفاده از هر الگوریتم جداسازی بر اساس مرزبندی کلی، به منظور نمایانسازی صدمات سیب مشکل است، بنابراین آنها روشهای مرزبندی تطبیقپذیر محلی را برای به دست آوردن صدمات توسعه دادند و به دقت %93 دست یافتند
کوکٌ - 2007 - حجم هندوانه را به وسیله جابه جایی در آب، تقریب بیضی و پردازش تصویر محاسبه نمود . برای تعیین حجم هندوانه در روش تقریب بیضی از طول، قطر کوچک و قطر بزرگ استفاده شد و در روش پردازش تصویر از عکس های گرفته شده برای هندوانه با دوربین کیفیت پایین CMOS استفاده گردید. اختلاف میانگین در حجم محاسبه توسط روش بیضی و حجم اندازه گیری شده توسط جابه جایی در آب 0/467 لیتر بوده این در حالی است که اختلاف میانگین در حجم محاسبه توسط روش پردازش تصویر و حجم اندازهگیری شده توسط جابه جایی در آب 0/218 لیتر میباشد
امید و همکاران - 2010 - با استفاده از تکنیک پردازش تصویر حجم تعدادی از مرکبات نظیر لیمو، لیموترش، پرتقال و نارنگی را اندازهگیری نمودند. از دو دوربین با دید عمود بر هم استفاده گردیده است . مقایسه حجمهای بدست آمده از پردازش تصویر برای میوه های لیمو، لیموترش، پرتقال و نارنگی با حجم بدست آمده از روش جابه جایی در آب نشان می دهد حجم میوه های ذکر شده توسط پردازش تصویر به ترتیب دارای ضریب همبستگی 0/962، 0/970، 0/985 و 0/959 میباشند. همچنین نتایج حاصل از آزمون T نشان داد محدودهای که %95 اختلاف میانگینها در آن قرار می گیرند به ترتیب - -1/62 :1/74 - ، - -7/20 :7/57 - ، - -6/54 :6/84 - ، - -4/83 :6/15 - سانتیمتر مکعب می - باشند. نتایج بدست آمده نشان میدهدکه شکل مرکبات در دقت ماشین بینایی تاثیر نخواهد
تا یوانٍ و سینگکیونگَ - 2007 - یک سیستم اتوماتیک برای محاسبه حجم و مساحت محصولات کشاورزی متقارن همچون تخم مرغ، لیمو، لیموترش ارائه دادند . این سیستم توسط یک میکروکنترلر هدایت می شود و تصویر گرفته شده را به صورت خاکستری به نمایشگر می فرستد و محدودهی تصویربرداری توسط یک لامپ حبابی 100 وات روشن میگردد. نتایج بدست آمده از مقایسه حجم های محاسبه شده با حجم های واقعی و مساحتهای محاسبه شده با مساحتهای واقعی نشان داد که بیشترین درصد اختلاف در حجم %6/68 و در مساحت %4/19 با مقدارهای واقعی میباشد.
رشیدی و همکاران - 1387 - حجم طالبی را با استفاده از دو روش جابه جایی آب و پردازش تصویر تعیین کردند. ربای مقایسه حجم تعیین شده به روش پردازش تصویر و حجم اندازه گیری شده است. نتایج حاصل از آزمون T نشان داد که حجم تعیین شده به روش پردازش تصویر با حجم اندازه گیری شده به روش جابهجایی آب، دارای اختلاف معنیداری نیست . - P=0/207 - نتایج حاصل از شیوه بلند - التمن نشان داد که روش پردازش تصویر، حجم اندازه های مختلف از طالبی را به طور رضایت بخشی تخمین میزند.
بندسنُ و همکاران - 2005 - سیستم آزمایشی را برای شناسایی صدمات سطحی سیب ارزیابی کردند که مبتنی بر چرخش سیب در مقابل دوربین بود.در این روش سیبها روی تسمه نقاله از یک تونل با سیستم نوردهی تعبیه شده، در جلوی دوربین به آرامی واژگون میشدند تا محور دمگل در موقعیت عمود نسبت به لنز دوربین قرار گیرد و به غلتکهای پلاستیکی تکیه داده و چرخش داده میشدند اگرچه شناسائی با موفقیت 90 درصد همراه بود، اما تعدادی از سیبهای سالم به عنوان معیوب درجهبندی شدند. آنها اظهار داشتند که هنوز هم مشکل شناسایی دمگل از نواحی صدمه دیده واقعی به طور کامل حل نشده است.
آقخانی و پوررضا - 1386 - از فناوری ماشین بینایی برای جداسازی تخم مرغهای معیوب و درجهبندی آنها از نظر اندازه و جرم استفاده کردهاند. آنها با نصب یک دوربین ویدیویی دیجیتال روی خط انتقال تخم مرغ، تصاویر برداشت شده از تخممرغها را برای پردازش به رایانه ارسال کردند.
