Verktækni - 16.02.1988, Page 17

TÆKNI OG FRAMFARIR
Tómas Guðmundsson, verkfræðingur og Dr. Rögnvaldur Ólafsson, dósent:
NOTKUN MYNDGREININGAR
í FISKIONAOI
Inngangur
Undanfarin á hefur verið mikill
vöxtur f (slenskum sjávarútvegi, hvert
metárið hefur rekið annað. Fiskiðnað-
ur hefur alltaf verið mjög mannfrekur,
þar eð erfitt hefur verið aö koma við
sjálfvirkum vélum í sama mæli og í öðr-
um iðnaði. Þetta er að sjálfsögðu
vegna eðlis hráefnisins, því fiskur er af
öllum stærðum og tegundum.
Nú er aftur á móti ýmislegt sem
þrýstir á um aukna tæknivæðingu í
fiskiðnaði, fólksflótti er úr greininni og
auknar kröfur eru um meiri sjálfvirkni
og betra gæðaeftirlit.
Þetta hefur í för með sér að leysa
þarf ýmis tæknileg vandamál. Mörg
þeirra eru skynjunarlegs eðlis (,,de-
tection problems"), sem ekki er hægt
að leysa með hefðbundnum aðferð-
um. Verður mönnum þá litið til nýrrar
tækni og aðferða, eins og mynd-
greiningar.
Myndgreining (image processing,
billedbehandling) er tiltölulega ný tækni
sem felst i því að meðhöndla myndir
í tölvu. Greinin er í örum vexti og er að
ryðja sér til rúms á nýjum sviðum.
Notkun myndgreiningar hófst á sjö-
unda áratugnum við úrvinnslu gerfi-
hnattamynda (fjarkönnun) og hefur sið-
an teygt sig inn á æ íleiri svið. Helstu
notkunarsvið nú eru m.a. fjarkönnun,
sjálfvirk greining smásjármynda (litn-
ingar í frumum og krabbameinsleit),
greining röntgenmynda og alls konar
gæðaeftirlit og flokkun í iðnaði. Enn-
fremur er rannsakað hvernig stýra
megi vélmennum með myndgreiningu
og gæða þau þannig sjón.
Hér á eftir verður reynt að gera
nokkra grein fyrir því hvernig nota
megi myndgreiningu í fiskiðnaði,
hvaða tæknileg vandamál þurfi að
leysa í því sambandi, hvert notagildi
tækninnar sé i hverju einstöku tilviki og
hvaða tækjabúnaö þurfi til. Aðeins
verður rætt um hina hefðbundnu teg-
und fiskiðnaðar, þ.e. vinnslu bolfisks
eins og þorsk, ýsu, ufsa og karfa en
ekki t.d. síldar-, loðnu-, humar-, rækju-
og skelfiskvinnslu.
Möguleikar á notkun mynd-
greiningar í fiskiðnaði
Hér á landi hefur hingað til fyrst og
fremst verið rannsakað hvernig finna
megi orma og bein í fiskflökum, en
margt annaö er aðgengilegra og
auðveldara. Hér á eftir verða því
kynntar nokkrar hugmyndir um hvar
nota megi myndgreiningu (fiskiðnaði
á ýmsum stigum og sviðum fram-
leiðslunnar.
Heill fiskur:
Hér er átt við óflakaðan eða óflatt-
an fisk, slægðan eða óslægðan. Með
myndgreiningu mætti mæla og meta
þyngd fisks. Tegundagreining er
einnig möguleg.
Flök:
Sýnilega galla á flökum væri hægt '
að finna með myndgreiningu. Hér er
átt við galla eins og orma, bein, blóö-
bletti, los, himnur og roð. Einnig
mætti mæla stærð og greina lögun
flaka og stýra sjálfvirkum niöurskurði
þeirra eftir því.
Flattur fiskur (saltfiskur):
Útlitsgalla eins og blóðbletti, lifrar-
bletti, los og himnur og lit á saltfiski
væri einnig hægt að greina með
myndgreiningu.
Almennt um myndgreiningu
Hér verður lauslega gerð grein fyrir
þeim aðferðum sem notaðar eru í
myndgreiningu.
Myndataka:
Ef rannsaka á hvernig nota megi
myndgreiningu verður að hafa myndir
til að vinna úr. Fyrsta skrefið í rann-
sóknum af þessu tagi er því að afla
mynda af þeim fiski sem skoða á
með myndgreiningu.
Þá þarf að gera sér grein fyrir því
hvernig tækni á að nota til að taka
myndirnar. Oftast er notað Ijós (sýni-
legt, innrautt eöa útfjólublátt) og tekn-
ar Ijósmyndir. Einnig mætti nota
hátiðnihljóð eða röntgengeisla. Hér á
eftir verður gert ráð fyrir að notað sé
Ijós, þó að einnig sé minnst á aðrar
aöferðir.
Lýsing:
Mikilvægt er hvaða lýsing er notuð
við myndatökuna. Ef mynda á að-
skotahluti inni í fiskinum eins og orma
og bein er best að gegnumlýsa hann,
þar eð erfitt er að sjá aðskotahlutina
öðruvísi. En ef mynda á atriði sem
sjást með berum augum er lýsingin
minna vandamál. Ef aðeins á að
greina stærð eða lögun (útlinur) er
best aö ,,baklýsa“ fiskinn þannig aö
fram komi eins skörp skil milli fisks og
bakgrunns og hægt er, þ.e. eins-
konar skuggamynd fáist. Ef greina á
atriði eins og lit eða mynstur verður
að nota venjulega lýsingu ,,utan frá".
Tómas Guðmundsson, verkfræðingur, Dr. Rögnvaldur Ólafsson, dósent.
Bylgjulengd Ijóssins og styrkleika
þarf og að ákveða, svo og hvort Ijós-
geislarnir eigi að hafa einhvern
,,struktúr", en stundum er myndefnið
lýst með „röndóttu" Ijósi, til þess að
hægt sé að greina þrívíða lögun þess
betur.
Tölsetning:
Næsta skref er að tölsetja mynd-
irnar, þ.e. að breyta þeim i stafrænt
form, og er það oft gert samtímis
myndatökunni. Hér þarf að gæta
þess að rúmleg upplausn myndar-
innar sé næg, þ.e. að myndinni sé
skipt upp í nægilega marga punkta á
hvern kant. Algengt er að nota 256 x
256, 512 x 512 eða 1024 x 1024
punkta upplausn. Hve há upplausnin
þarf að vera ákvarðast að miklu leyti
af myndefninu, þ.e. hve smáa hluti
þarf að greina með nægjanlegri upp-
lausn. Ennfremur þarf að huga að
upplausn Ijósstyrks og e.t.v. litar
hvers punkts í myndinni, þ.e. hve
mörg birtu- eða litastig eru notuð.
Algengt er að nota 256 birtustig og er
oftast talið fullnægjandi fyrir svarthvít-
ar myndir. Fyrir litmyndir eru notuð
ýmis kerfi, en mjög gott er að leysa
hvern grunnlitanna (rauðan, grænan
og bláan) upp í 256 birtustig hvern.
Eftir að myndirnar hafa verið tölu-
settar má geyma þær á seguldisk
eða-bandi þannig að þær séu að-
gengilegar tölvu.
Myndgreining:
Nú gæti hin einfaldari myndgrein-
ing hafist. Hún felst i því að skýra og
einfalda myndir, t.d. með því að
skerpa þær, skera burt óæskilega
hluta myndarinnar, greina kanta eða
brúnir og reikna út tölfræöilegar
stærðir fyrir myndina eins og staðal-
frávik og meðalgildi birtustigs o.s.frv.
Hvað af þessu er gert og hvernig fer
mikið eftir myndefninu, hvernig
myndin er tekin og lýsingu.
Mikill kostur er að hafa þennan þátt
myndgreiningarinnar innbyggðan í
þau tæki sem notuð eru, þar eð áður-
nefndar aðferðir eru almennar og
alltaf notaðar meira eða minna sama
hvert myndefnið er.
Síðan myndi hin flóknari mynd-
greining hefjast. Almennt felst hún i
því að kenna tölvunni að þekkja hluti
á myndinni, kenna henni að mæla
lengdir, breiddir og flatarmál hluta,
einangra og telja atriði i myndinni
o.s.frv. Þetta er tímafrekt, þvi oft þarf
að prófa ótal aðferðir og meta inn-
byrðis.
Tæknileg vandamál
Hér á eftir verða rædd tæknileg
vandamál í myndgreiningu i sam-
bandi við hvert stig fiskvinnslunnar.
Reynt verður að gera grein fyrir hvað
hefur verið gert. Ennfremur hvaða
möguleikar eru ákjósanlegir að byrja
á og hverjir eru illmögulegir I fram-
kvæmd. Þar að auki verður notagildi
tækninnar á hverju sviði rædd.
Heill fiskur:
Hér er hægt að beita tiltölulega ein-
faldri lýsingartækni, þar eð þau atriði
sem áhugaverð eru, stærð, lögun,
tegund, litur o.s.frv., sjást utan á fisk-
inum. Ekki er mér kunnugt um að hér
á landi hafi verið gerðar neinar athug-
anir á þessu sviði.
Stærö:
Stærð fisks ætti ekki að vera erfitt
VERKTÆKNI — 16. FEBRÚAR 1988
13