Resum

Esta tesi tracta d'avançar en sistemes de visió per computador aplicats a la inspecció automàtica de la qualitat de fruites i verdures en dos entorns en què fins a la data no s'ha treballat en profunditat com són la inspecció en camp abans de la recepció de la fruita per la central hortofructícola i la inspecció automàtica de la qualitat de fruita processada. Es pretén així omplir un buit important en l'aplicació de la visió per computador com una ferramenta al servici del sector en la inspecció de fruites i verdures. El desenrotllament de tècniques de visió per computador en la inspecció de la qualitat dels productes agrícoles es deu a la necessitat de trobar una alternativa als mètodes d'inspecció manual tradicionals per a eliminar el contacte amb el producte, augmentar la fiabilitat i objectivitat, introduir flexibilitat a les línies de confecció i incrementar la productivitat i competitivitat de les nostres empreses. Esta tecnologia està àmpliament estesa per a la inspecció de fruita en fresc en magatzems de confecció però, no obstant això, encara no s'ha aplicat en camp per les dificultats tècniques que comporta este entorn, i tampoc en el sector de la fruita mínimament processada, a causa de la fragilitat i dificultat de manipulació del producte, la complexitat de la inspecció i el relatiu menor valor econòmic respecte de la fruita en fresc.
En esta tesi s'aborda, d'una banda, la creació d'un sistema de visió per computador instal·lat en una plataforma d'assistència a la recol·lecció de cítrics sobre la qual s'analitza la fruita al mateix temps que es recol·lecta i es classifica en diverses categories en funció del seu color, grandària o qualitat (presència de defectes externs) . Els majors problemes del treball en camp es referixen a una il·luminació inestable, moviments i vibracions, energia elèctrica limitada o efectes de la intempèrie. Per a això és necessari dissenyar un sistema de visió per computador compacte, robust, ràpid i molt eficient energèticament i uns algoritmes específicament adaptats a l'entorn de camp. Les solucions proposades inclouen, entre altres, un disseny compacte, il·luminació LED en mode estroboscópic o una càmera intel·ligent que minimitzen el consum elèctric. Respecte dels algoritmes, han de ser capaços d'adaptar-se a problemes com la presència de peduncles o l'absència de calzes. El principal objectiu d'este sistema és realitzar una primera tria de la fruita amb l'objectiu de desviar-la directament al seu mercat més adequat segons la seua qualitat, acurtant temps de manipulació i evitant el gasto de maquinària, aigua i productes com a ceres o fungicides en fruita que serà finalment destinada a la indústria o al destrio.
D'altra banda, atés que els hàbits de consum estan canviant, hi ha una demanda de fruites i verdures de qualitat senzilles de preparar i consumir, on es troben els productes mínimament processats però amb característiques semblants als productes frescos sencers (sense defectes i amb elevada qualitat) . Les indústries de processat disposen de màquines que automatitzen la major part dels processos previs, encara que a penes s'ha avançat en l'automatització de la inspecció i classificació, que suposa una gran part del cost final. Esta tesi investiga en l'aplicació de visió per computador per a la inspecció de fruita processada, centrada en el desenrotllament de sistemes adaptats a dos productes emergents i de gran interés en l'agricultura mediterrània com són els gallons de satsuma i arils de granada llestos per al consum, que presenten una alta qualitat nutricional i grans beneficis per a la salut. Ambdós productes presenten certa problemàtica comuna, encara que s'han d'abordar amb distintes solucions. És necessari identificar defectes i la presència d'elements estranys, així com classificar el producte atenent a la seua qualitat. Els majors problemes corresponen a la complicada individualització i transport d'estos xicotets i apegalosos productes, sincronitzant l'avanç amb l'expulsió dels mateixos i l'elecció dels sistemes d'il·luminació i adquisició d'imatges. La tasca més complicada correspon al desenrotllament d'algoritmes eficients d'anàlisi que permeten distingir entre diferents nivells de qualitat, ajustats per l'usuari final per mitjà de còmodes interfícies, degut entre altres a la forma irregular dels gallons i a la similitud dels colors dels arils. A més ha de proporcionar tot tipus d'estadístiques i dades referents a la producció. L'aplicació haurà de sincronitzar tot el sistema, des de l'avanç dels objectes passant per la inspecció fins a la classificació final en distintes categories comercials.
Les principals contribucions de la investigació realitzada sobre l'aplicació de visió per computador en estos entorns es resumixen en el desenrotllament d'uns prototips operatius que incorporen tots els desenrotllaments realitzats i que s'han provat en condicions reals de funcionament. Addicionalment s'han obtingut diverses patents d'invenció i s'han publicat els resultats de la tesi en diverses revistes científiques indexades en el JCR, en revistes de divulgació professional, en congressos i en capítols de llibres de caràcter internacional.