Đang tạo bản xem trước...
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ – ĐIỆN -------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ TẢO BẰNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH Người thực hiện : NGUYỄN DOÃN DUY Mã sinh viên : 605522 Lớp : K60TDHB Chuyên ngành : Tự Động Hóa Giáo viên hướng dẫn : Th.S NGUYỄN KIM DUNG Địa điểm thực hiện : Khoa Cơ – Điện Hà Nội – Năm 2021
THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Nguyễn Doãn Duy Mã SV : 605522 Tel : 0368610805 Email : bruce01041997@gmail.com Chuyên ngành : Tự Động Hóa Lớp : K60TDHB Khóa : 60 Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Kim Dung Địa điểm : Khoa Cơ – Điện, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ, tên)
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu được trình bày trong đồ án là trung thực, khách quan và chưa từng dụng bảo vệ cho bất kỳ đồ án môn học nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực hiện Nguyễn Doãn Duy i
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp, bên cạnh sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, em đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất lớn của nhiều cá nhân và tập thể. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Bộ môn Tự Động Hóa khoa Cơ – Điện , Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam đã cho phép em thực hiện đề tài này. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới giảng viên Th.S Nguyễn Kim Dung người đã giành nhiều thời gian, công sức tận tình giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, bạn bè và những người thân đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành tốt đợt thực tập này. Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, mong quý thầy cô, và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn chỉnh tốt hơn. Cuối cùng em xin kính chúc toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Cơ Điện, các thầy cô trong Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam cùng toàn thể bạn bè người thân sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày... tháng... năm 2021 Sinh viên thực hiện Nguyễn Doãn Duy ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii MỤC LỤC............................................................................................................ iii DANH MỤC BẢNG............................................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ vii MỞ ĐẦU................................................................................................................1 1. Đặt vấn đề...........................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài .........................................................................1 3. Giới hạn đề tài ....................................................................................................2 4. Thời gian và địa điểm thực hiện.........................................................................2 CHƯƠNG I: TỒNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................3 1.1.Tổng quan về tảo và quá trình sinh trưởng của tảo..........................................3 1.1.1. Khái niệm chung về tảo................................................................................3 1.1.2 Phân loại tảo ..................................................................................................4 1.1.3. Tảo Chlorella vulgaris..................................................................................7 1.1.4. Một số hình ảnh nuôi tảo quy mô lớn ........................................................10 1.2.Một số công nghệ nuôi tảo trong và ngoài nước............................................10 1.3. Xác định mật độ và thời điểm thu hoạch tảo ................................................13 1.4. Tổng quan về công nghệ xử lý ảnh ...............................................................16 1.4.1. Khái quát về xử lý ảnh ...............................................................................16 1.4.2. Các thành phần cơ bản của hệ thống xử lý ảnh..........................................18 1.4.3. Những vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh ........................................................19 1.5. Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh trong đời sống.............................................26 1.5.1. Trong y học ................................................................................................26 1.5.2. Trong ngành khí tượng học ........................................................................27 1.5.3.Trong lĩnh vực địa chất ...............................................................................28 iii
1.5.4. Trong công nghiệp .....................................................................................28 1.6. Kết luận .........................................................................................................29 CHƯƠNG II : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................30 2.1. Bài toán công nghệ........................................................................................30 2.2. Thiết kế, chế tạo bộ thu thập và xử lý ảnh ....................................................30 2.2.1. Cấu trúc tổng quan thiết bị xác định mật độ tảo ........................................30 2.2.2. Nguyên lý làm việc ....................................................................................31 2.3.Nội dung nghiên cứu ......................................................................................31 2.4. Phần cứng ......................................................................................................32 2.4.1. Máy tính nhúng Raspberry model Pi 3B....................................................32 2.4.2.Camera Module V2 8MP ............................................................................35 2.4.3.Thẻ nhớ........................................................................................................36 2.4.4. Bơm Nhu Động Kamoer Peristaltic Pump NKP-DCL-S10B 12VDC......36 2.4.5. Nguồn Raspberry (Bộ nguồn cung cấp) ....................................................37 2.4.6. Màn hình cảm ứng 7″ (C) WaveShare .......................................................38 2.4.7.Ống nhựa dẻo ..............................................................................................39 2.4.8.Led trắng......................................................................................................40 2.4.9. Lọ nhựa trong suốt .....................................................................................40 2.4.10 . Mica đen Mica trong ...............................................................................41 2.4.11: Chiết áp ....................................................................................................42 2.5. Phần mềm ......................................................................................................43 2.5.1. Hệ điều hành Raspbian ..............................................................................43 2.5.2. Ngôn ngữ lập trình Python .........................................................................44 2.5.3. Thư viện OpenCV ......................................................................................46 2.5.4. Giới thiệu PyQt5 (phần mềm thiết kế giao diện người dùng)....................51 2.6. Thu thập cơ sở dữ liệu...................................................................................53 2.7 Xác định tương quan giữa màu sắc và mật độ tảo .........................................59 2.8. Lưu đồ thuật toán. .........................................................................................63 iv
2.9. Xây dựng giao diện của thiết bị ....................................................................65 2.10. kết luận ........................................................................................................68 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................69 3.1.Hình ảnh thực tế thiết bị xác định mật độ tảo ................................................69 3.2 Thử nghiệm đánh giá hệ thống xác định mật độ tảo dựa trên màu sắc..........69 3.3.Kết quả đạt được ............................................................................................77 3.4. Nhận xét và đánh giá.....................................................................................77 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..................................................................................79 1.Kết luận .............................................................................................................79 2.Hướng phát triển................................................................................................80 3.Đề nghị ..............................................................................................................80 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................81 PHỤ LỤC .............................................................................................................82 v
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các kiểu mã thường dùng .................................................................... 46 Bảng 2.2: Số liệu mật độ tính toán được /1ml .................................................... 54 Bảng 2.3 :Hình cắt của mẫu và mật độ tương ứng.............................................. 56 Bảng 2.4 : Mật độ và khoảng cách màu sắc của các mẫu so với gốc ................. 60 Bảng 3.1 Mẫu tảo cần đánh giá và mật độ đếm được tương ứng. ...................... 70 Bảng 3.2 Bảng kết quả 8 mẫu thiết bị đo được ................................................... 72 Bảng 3.3 Mật độ đếm được và mật độ dùng thiết bị đo được............................. 76 vi
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Một số hình ảnh về tảo tiêu biểu [1] .................................................... 3 Hình 1.2 Tảo lục [2] ............................................................................................. 4 Hình 1.3 Tảo đỏ [3] ............................................................................................. 5 Hình 1.4 Tảo xoắn ( tảo nước ngọt ) [4] ............................................................... 6 Hình 1.5 Tảo nước mặn (Rong Mơ) [5] ................................................................ 6 Hình 1.6: Hình ảnh tảo chlorella vulgaris [ 6 ] ..................................................... 7 Hình 1.7: Hình dạng tế bào của tảo Chlorella [ 7 ] ............................................... 8 Hình 1.8: Đường cong sinh trưởng của tảo........................................................... 9 Hình 1.9: Công nghệ nuôi vi tảo trong phòng thí nghiệm [ 8 ]........................... 10 Hình 1.10: hình ảnh nuôi tảo quy mô lớn [ 9 ]................................................... 11 Hình 1.11: Nuôi tảo trong bể dạng race-way [ 10 ] ............................................ 12 Hình 1.12: Hình ảnh thực tế tại khu nuôi vi tảo [ 11 ] ........................................ 12 Hình 1.13 Buồng đếm hồng cầu [38] .................................................................. 13 Hình 1.14 Diện tích và thể tích các ô vuông trong buồng đếm hồng cầu [39] ... 14 Hình 1. 15 Đĩa Secchi [39].................................................................................. 14 Hình 1.16 Máy đo OD ( quang phổ kế ) [40]...................................................... 15 Hình 1.17 Quá trình xử lý ảnh............................................................................. 16 Hình 1.18 Các bước cơ bản trong xử lý ảnh ....................................................... 17 Hình 1.19 Các thành phần chính của hệ thống xử lý ảnh ................................... 18 Hình 1.20 Hệ thống xử ý ảnh cơ bản .................................................................. 19 Hình 1.21 Ảnh nhị phân chỉ có màu trắng và đen [ 12 ].................................... 20 Hình 1.22 Ảnh đen trắng [ 13 ] ........................................................................... 20 Hình 1.23 Ảnh màu [ 14 ] ................................................................................... 21 Hình 1.24 : Ảnh màu RGB [ 32 ] ........................................................................ 22 Hình 1.25 Mô hình không gian màu HSV [ 34 ]................................................. 23 Hình 1.26 Hệ không gian màu HSV [ 35 ]......................................................... 23 vii
Hiển thị 9 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!