Diseño de un clasificador de rosas

Esta tesis se centró en el diseño de un sistema integral para la clasificación de rosas, aprovechando técnicas avanzadas de visión por computadora y teniendo en cuenta las particularidades del cultivo en la sabana de Bogotá. La implementación de sistemas mecánicos y eléctricos automatizó el proceso...

Full description

Autores:
Fajardo Vargas, Daniel Felipe
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Militar Nueva Granada
Repositorio:
Repositorio UMNG
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.umng.edu.co:10654/47118
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/10654/47118
Palabra clave:
ROSAS - CLASIFICACION
FLORICULTURA - TECNOLOGIA
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Rosas
Clasificación
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description Esta tesis se centró en el diseño de un sistema integral para la clasificación de rosas, aprovechando técnicas avanzadas de visión por computadora y teniendo en cuenta las particularidades del cultivo en la sabana de Bogotá. La implementación de sistemas mecánicos y eléctricos automatizó el proceso de clasificación. Dada la falta de imágenes estandarizadas en la agricultura colombiana, se desarrolló un conjunto de datos propio. Además de abordar la clasificación de rosas, el proyecto buscó obtener toda la información relevante en este proceso mediante encuestas dirigidas a diferentes cargos en la industria; y ası́ desarrollar una solución sencilla y tecnológica que pueda ser viable en la empresas de este sector en Colombia.
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spelling Velasco Toledo, Nelson FernandoFajardo Vargas, Daniel FelipeIngeniero en Mecatrónica2025-03-27T13:33:38Z2025-03-27T13:33:38Z2024-11-18https://hdl.handle.net/10654/47118instname:Universidad Militar Nueva Granadareponame:Repositorio Institucional Universidad Militar Nueva Granadarepourl:https://repository.umng.edu.coEsta tesis se centró en el diseño de un sistema integral para la clasificación de rosas, aprovechando técnicas avanzadas de visión por computadora y teniendo en cuenta las particularidades del cultivo en la sabana de Bogotá. La implementación de sistemas mecánicos y eléctricos automatizó el proceso de clasificación. Dada la falta de imágenes estandarizadas en la agricultura colombiana, se desarrolló un conjunto de datos propio. Además de abordar la clasificación de rosas, el proyecto buscó obtener toda la información relevante en este proceso mediante encuestas dirigidas a diferentes cargos en la industria; y ası́ desarrollar una solución sencilla y tecnológica que pueda ser viable en la empresas de este sector en Colombia.This Thesis is based in the design of an integral system to classification of roses, taking advantage of advanced of computer vision techniques and taking into account the particularities of the cultivation in the Bogotá savanna. The implementation of mechanic and electronic systems automated the process. Given of lack of standardized images in Colombian agriculture, its own dataset was developed. In addition to addressing the classification of roses, the project sought to obtain all relevant information in this process through surveys aimed at different rent positions in the industry; and then develop a simple and technological solution that can be viable in companies in this sector in Colombia.1. Introducción 1.1. Problema de investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2. Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.1. Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.2. Objetivos Especı́ficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4. Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. El cultivo de rosas en Colombia 21 2.1. Proceso del cultivo de rosas en Colombia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1.1. Propagación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.1.2. Producción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.3. Poscosecha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2. Recopilación de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.1. Elaboración de encuesta para recolección de información del proceso de cla- sificación de rosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.2. Recolección de información y trabajo de campo . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2.3. Resultados y Conclusiones: Encuestas al Personal Operativo y Administrativo 32 3. Procesamiento digital de imágenes 3.1. Introducción al procesamiento digital de imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.2. Bibliotecas de Procesamiento de Imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.2.1. Uso de la librerı́a OpenCV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3. Manipulación de imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.4. Operaciones Morfológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.5. Segmentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.5.1. Umbralización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.5.2. Segmentación basada en regiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4. Visión por computador para la clasificación de rosas 49 4.1. Requerimientos de la visión por computador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.2. Conformación y exploración del dataset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.2.1. ¿Por qué se hizo un dataset propio? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.2.2. Implementación y desarrollo del Ambiente de Captura de Imágenes para el Dataset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.2.3. Desarrollo de la Interfaz Gráfica y Arquitectura de Datos para la Clasificación 57 4.2.4. Conformación del dataset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.3. Extracción de caracterı́sticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.3.1. Procesamiento de Imágenes: Enfoque en Operaciones Morfológicas para Me- joramiento y Segmentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.3.2. La extracción del contorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.3.3. la simplificación del contorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.3.4. ¿Como se obtiene las caracterı́sticas? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.4. Algoritmo clasificador final después de adquirir las caracterı́sticas . . . . . . . . . . 65 4.5. Pruebas y resultados del algoritmo de clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.5.1. Matriz de confusión y sus resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.5.2. Validación de Resultados: Medidas Algorı́tmicas frente a Evaluación Visual 66 5. Desarrollo y Diseño de la Máquina Clasificadora de Rosas 69 5.1. Requerimientos del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.2. Diseño preliminar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.3. Sistema de transporte de rosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 5.3.1. Selección del método de transporte individual de la rosas . . . . . . . . . . 76 5.3.2. Dimensionamiento y cálculos del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 5.3.3. Disposición de la cadena en la máquina clasificadora de rosas . . . . . . . . 84 5.3.4. Modelamiento cad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.4. Tablero de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.4.1. Diagramas de conexión para el motor y el PLC . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.4.2. Proceso de comunicación para PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.4.3. Elementos del panel de control seleccionados . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.5. Estructura Mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5.5.1. Diseño General: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 6. Conclusiones y trabajos futuros 94 6.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 6.2. Recomendaciones y/o Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 A. 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