DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO EN LA PERA Y UVA CON ANÁLISIS DE IMÁGENES UTILIZANDO EL MATLAB

Primer Informe

Isaac David Quilla Cayllahua

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOEducando mentes, cambiando el mundo

Ingeniería AgroindustrialBase para el desarrollo sostenible del país

DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO EN LA PERA Y UVA CON ANÁLISIS DE IMÁGENES UTILIZANDO EL MATLAB

I. OBJETIVOS

Determinar el tamaño de la pera y uva con análisis de imágenes utilizando el software de Matlab

II. INTRODUCCIÓN

Se calcula que a nivel nacional existen 936 ha del cultivo de pera, principalmente en el sur del Perú. Para la provincia de Caravelí se señala un área de 212 ha y una producción de 2,929 t de fruta al año, lo que la convierte en una importante zona productora (Fuente: Estadísticas MINAG, 2006), La uva es una fruta obtenida de la vid. Es muy importante en el Perú ya ello se elaboran los pisco que son productos banderas del País son frutos esferoidales, vienen en racimos y son pequeñas y dulces. Se comen frescas o se utilizan para producir mosto, vino y vinagre. Ambos productos son muy importantes en la región sur del Perú es por ello que En este trabajo se presentan los resultados de la determinación del tamaño en la pera y uva utilizando análisis de imágenes una técnica relativamente nueva en la determinación de las propiedades físicas de los alimentos para el procesamiento de imágenes se utilizó matlab

III. MARCO TEÓRICO

III.1.Análisis de imágenes

El procesamiento de imágenes deriva en dos áreas principalmente: mejorar la información pictórica para la percepción humana, incluyendo la impresión y transmisión y procesar los datos de una escena para la percepción autónoma por una máquina. Una imagen digital se define como una imagen descrita por la función f (x , y ) donde x e y son coordenadas espaciales y f representa la intensidad de estas coordenadas (Vilca Ccasa, 2013). El procesamiento de imágenes costa de cinco etapas descrito por Du y Sun (2004) mencionado por: (Vilca Ccasa, 2013) que es (1) operaciones de adquisición de imágenes para convertir las imágenes en forma digital; (2) Pre-Procesamiento operaciones para obtener una imagen mejorada con las mismas dimensiones como la imagen original; (3) las operaciones de segmentación de imagen para dividir en partes una imagen digital en regiones disjuntas y poco imbricadas; (4) las operaciones de medida del objeto para medir las características de objeto como el tamaño, la forma , el color y la textura; y (5) las operaciones de clasificación e interpretación de características.

III.2.Tamaño

El primer problema es asociar un tamaño a una partícula si se observa detenidamente un objeto más grande como la pera y se pregunta ¿cuál es la forma? A pesar de que se puede ver la pera y medir tantas distancias como se quiere, las partículas no se las puede ver con el grado de detalle anterior y menos medirlas en varios orientaciones, sim embrago, se necesita tener un valor único que caracterice su tamaño en el caso de esferas es trivial pues el diámetro caracteriza totalmente la dimensiones de la partícula pero para las partículas irregulares la descripción es más vaga. El problema se podría resolver si se relaciona el tamaño con el diámetro de una esfera que de alguna manera es equivalente a la partícula como diámetro equivalente (Alvarado, 2001)

El diámetro se puede definir teniendo en cuenta su volumen, área , etc. En la tabla 1 se muestran cada una de estas definiciones.

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III.3.Pera

La pera es una de las frutas de mayor importancia económica, junto con la manzana, el durazno y la uva. El 2004 presentó una producción mundial de 17,9 millones de toneladas métricas, siendo sus principales productores en el contexto mundial China, Estados Unidos, Italia, España y Argentina (FAO, 2005). En Perú, este cultivo ha tomado importancia durante los últimos años, debido al continuo incremento en el consumo per cápita de frutas.

Las características morfológicas del fruto de pera son muy variables con la genética y el ambiente. El fruto es un pomo, piriforme, globoso u ovoide, con diámetro entre 2 y 12 cm y de 5 a 20 cm de longitud (Baugher, 2003), con varias tonalidades entre verde/ amarillo o rojo/café. Paganova (2003) describió la alta variabilidad en las formas de la pera: redonda, en forma de manzana y de ovada a oblonga en varios genotipos. La pulpa normalmente contiene tejidos endurecidos con células pétreas (Ahmed, 2008; Westwood, 1993). El fruto crece, igualmente como en la manzana, en forma sigmoidal simple (Jackson y Palmer, 1999).

El fruto del peral es un pomo globoso o piriforme de cáliz persistente o caduco, carne generalmente con células pétreas. Las paredes de los lóculos son cartilaginosas y las semillas negras o casi negras (Westwood, 1982).

Bondoux (1994) describe la estructura de la pera exterior e interiormente. Exteriormente se distinguen tres zonas: el pedúnculo; el ojo (restos de cáliz persistente) y la fosa ocular; la parte globosa, que se extiende entre las dos zonas precedentes, es la más desarrollada. Toda la periferia de los frutos, excepto el pedúnculo y el cáliz persistente, está recubierta por una capa monocelular que comprende la capa de las células epidérmicas recubiertas por la cutícula cerosa. Esta capa está interrumpida por numerosas lenticelas más o menos desarrolladas y más o menos rellenas de un tejido suberoso. La pera tiene un alto contenido en agua. El agua permite englobar en solución otras sustancias, como azúcares, taninos, pigmentos, sales minerales, ácidos y otras. El porcentaje medio de agua oscila entre valores de 78-90%, variando según el estado de desarrollo y según las variedades.

III.4.Uva

La uva es una fruta obtenida de la vid. Las uvas, granos de uva, vienen en racimos y son pequeñas y dulces. Se comen frescas o se utilizan para producir mosto, vino y vinagre.

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Crecen agrupadas en racimos de entre 6 y 300 uvas. Pueden ser negras, moradas, amarillas, doradas, púrpuras, rosadas, marrones, anaranjadas o blancas, aunque estas últimas son realmente verdes y evolutivamente proceden de las uvas rojas con la mutación de dos genes que hace que no desarrollen antocianos, siendo estos los que dan la pigmentación. Como fruta seca se la llama pasa.

La forma de la fruta es carnosa que nace apiñada en largos racimos compuestos por varios granos redondos o alargados. Tamaño y peso: los racimos que se comercializan se ajustan a unas normas de calidad que determinan el peso y el tamaño medio de los frutos; estos tendrán un diámetro medio de 1,6 centímetros y un peso de entre 200 y 350 gramos. Color: la piel es verdosa, amarillenta, rojiza o purpúrea, dependiendo de las variedades. Sabor: tiene una pulpa jugosa y dulzona.

IV. MATERIALES Y MÉTODOS

IV.1. Lugar de ejecución

El trabajo de práctica se ejecutó en el laboratorio de Ingeniería, sección de adquisición de imágenes, en el curso de Propiedades Físicas de los productos agropecuarios en la escuela profesional de Ingeniería Agroindustrial de la facultad de ciencias agrarias, Universidad Nacional del Altiplano.

IV.2. Materia prima

Las peras y uvas se obtuvieron en el mercado local de puno Perú. Fueron seleccionados de acuerdo a similares condiciones de maduración, color y tamaño. Además, las muestras fueron sometidas a una inspección visual y lavado con agua potable a fin de eliminar partículas contaminantes y/o impurezas.

IV.3. Equipos y materiales

Sistema de adquirían de imágenes que consta de un ambiente de 1,5x1x1, 5 cm de coloración oscuro todo el amiente para evitar los reflejos de la luz, una cámara Nikon D7000, sistema de iluminación (florecientes, focos led), un computador para el procesamiento de imágenes, software: camera controlPro2 para la toma de imágenes y matlab para el procesamiento de la imagen.

IV.4. Métodos de análisis

El presenta trabajo se ha realizado según el diagrama experimental mostrado en la figura 1.

Fig. 1 diagrama de flujo para el estudio de las propiedades físicas de la pera y uva con análisis de imágenes

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La adquisición y procesamiento de las imágenes se hizo de acuerdo a lo descrito por (Vilca Ccasa,2013) y León et. Al., (2006) la determinación de forma y tamaño se hizo de acuerdo a lo descrito por (Foraquita Ramirez & Lipa Sosa, 2005) y al algoritmo desarrollado por Leiva et al., (2012), en el software matlab. El procesamiento de la imagen se muestra en el anexo 1 y los códigos de matlab en el anexo 2.El tamaño se puede determinar utilizando el método del área proyectada. En este método se definen tres dimensiones características: (1) diámetro mayor, que es la dimensión más grande del área proyectada; (2) diámetro intermedio que es el diámetro mínimo del área máxima proyectada o el máximo diámetro del área mínima proyectada; y (3) diámetro menor que es la dimensiones más corta del área mínima proyectada. (Sahin & Gulum Sumnu, 2009)

V. RESULTADOS Y DISCUSIONES

Cuadro: 1 el área y los diámetros de la Pera

PERA M1 M2 M3 PromedioÁrea 44.2217938 42.0166139 41.9143787 42.7176 cm2

Diámetro mayor 7.63959826 7.87821232 7.52514816 7.6810 mmDiámetro menor 7.3948629 6.9885139 7.15452204 7.1793 mmDiámetro intermedio 7.50366155 7.314179 7.30527512 7.3744 mmPerímetro 24.0515625 24.6376705 23.4883888 24.0592 cm

El diámetro medio final para la variedad de Pera Triunfo de Viena fue de 81,98 ± 5,86 mm y de acuerdo con Kappel et al. (1995). las peras analizadas de variedad Chacarilla las más difundidas en la región sur peruana y más comercial tiene un diámetro intermedio de 7.3744 mm estaría dentro del promedio en la variedad Triunfo pero (Parra coronado, Hernández Hernández, & Camacho Tamayo, 2006) menciona que la variedad triunfo Viena posee un tamaño de 84,6 mm esto predominantemente superior a lo encontrado por nosotros y en el caso de la área superficial es 42.7176 cm2 por debajo de lo encontrado por (Parra coronado,Hernández Hernández, & Camacho Tamayo, 2006) en la Características Físicas y Fisiológicas de La Pera Variedad Triunfo de Viena ( Pyrus communis L ) encontarndose 178,07 cm2 este diferencia se puede deberse por perteneser a dos distintatas variedades y esta dentro del promedio. El perimetro encontrado fue de 24.0592 cm que está dentro del promedio en el caso de peras de variedad Chacarilla variedad es conocida en los mercados como "pera de agua". Es la más difundida y la que mayor área de cultivo posee en la provincia de Caravelí. Región de Arequipa. El diámetro mayor 7.6810 mm y menor 7.1793 mm están dentro del promedio mencionado por (Baugher, 2003) quien menciona que los diámetros se encuentran entre 2 y 12 cm y de 5 a 20 cm de longitud.

Cuadro: 1 el área y los diámetros de la Uva

UVA M1 M2 M3 PromedioÁrea 5.92265638 5.3134619 6.9953598 6.0772 cm2

Diámetro mayor 2.8197598 2.81130361 3.30028425 2.9771 mmDiámetro menor 2.67697569 2.41092238 2.7289844 2.6056 mmDiámetro intermedio 2.7460809 2.60102092 2.984421 2.7772 mmPerímetro 8.91091721 9.66552354 15.7264813 11.4343 cm

Las uvas analizadas poseen una área superficial promedio de 6.0772 cm2 que está dentro del promedio son frutos esféricos que poseen un diámetro mayor similar y/o igual al diámetro menor 2.9771mm y 2.6056 mm son similares a los obtenidos por (Carreño. 2011) Investigador del IMIDA (MURCIA) en la I jornada técnica sobre alternativas al cultivo del tomate quien menciona que 18 - 22 mm de diámetro para las uvas híbridas

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que son superiores a los encontrados por nosotros, esta diferencia se debe básicamente son uvas mejoradas muy diferentes de los que se trabajó. El perímetro encontrado fue de 11.4343 cm.

VI. CONCLUSIONES

La Pera tiene un tamaño promedio de 7.6810 y 7.1793 mm en su largo y ancho con una área superficial promedio de 42.7176 cm2 y un perímetro de 24.0592 cm. la uva posee un tamaño promedio de 2.9771 y 2.6056 mm en su largo y ancho con una área superficial de 6.0772 cm2 y un perímetro 11.4343 cm.

VII. BIBLIOGRAFÍA

Foraquita Ramirez, L. Y., & Lipa Sosa, N. (2005). Evaluacion de las propidades fisicas y termales de dos variedades de cañihua. Tesis para optar el grado de ingeniero Agroindustrial, Univercidad Nacional del Altiplano.

Lewis, M. (1993). Prpiedades fisicas de los alimentos y de los sistemas de procesado. Zaragoza España: Editorial Acribia.

Moore, H. (2013). MatLab para Ingenieros. Madrid : Pearson.

Parra coronado, A., Hernández Hernández, J. E., & Camacho Tamayo, J. H. (2006). Estudio de algunas propiedades físicas y fisiológicas precosecha de la pera variedad triunfo de viena. Revista Brasileira de Fruticultura, 28(1), 55-59.

Parra Coronado, A., Janeth Sánchez, L., & Barragén, C. (1998). Características Físicas y Fisiológicas de La Pera Variedad Triunfo de Viena ( Pyrus communis L ). Revista Ingenieria e Investigación , 33-44.

Sahin, S., & Gulum Sumnu, S. (2009). Propiedades fisicas de los alimentos. Zaragoza España: Editorial Acribia .

Vilca Ccasa, R. A. (2013). Evaluacion del proceso de coccion de tres variedades de papa (Solanum Tuberosum L.) peruana utilizando analisis de imagenes. Puno: Tesis para optar el grado de Ingeniero Agroindustrial - UNA-PUNO.

ANEXO 1: procesado de imágenes en el matlab

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MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3

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MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3

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