運用嵌入式視覺(jué)實(shí)現咖啡AI選豆

如今的咖啡生產(chǎn)業(yè)急需一種快速、全面且非侵入性且精確的檢測方法。近年來(lái)AI深度學(xué)習的發(fā)展讓實(shí)時(shí)篩選的效能顯著(zhù)提升，能夠在極短的時(shí)間內處理更多的豆子，進(jìn)而有效解決質(zhì)量管理的問(wèn)題。
咖啡豆的質(zhì)量對于風(fēng)味的形成至關(guān)重要，因此對其進(jìn)行精密篩選以確保質(zhì)量成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不可或缺的一環(huán)。全球氣候異常造成的作物質(zhì)量不穩定，一直以來(lái)都是各種農產(chǎn)品所面臨的巨大挑戰之一。
然而至今在這些產(chǎn)業(yè)中，仍然依循傳統方式仰賴(lài)人工選別，并未大規模應用現代科技AI人工智能來(lái)提升效率。像是重大瑕疵豆，如發(fā)霉豆、黑豆、貝殼豆、夾雜碎石粒等狀況不僅會(huì )影響咖啡的風(fēng)味，更有可能會(huì )對身體造成傷害。即使作物看似沒(méi)有明顯的外觀(guān)問(wèn)題，其表面下可能仍存在隱藏的碰撞傷或其他損傷，這使得在短時(shí)間內進(jìn)行選豆變得很有挑戰。由于這些損傷的癥狀可能要到后來(lái)才會(huì )被發(fā)現，因此「質(zhì)量管理」一直是個(gè)大問(wèn)題。
傳統的人工篩選過(guò)程可能比較緩慢，需要耗費較長(cháng)的時(shí)間，所需的時(shí)間還取決于許多的因素，包括篩選的豆子數量、篩選的方法、篩選人員的熟練程度等。為了能夠更快速且有效的篩選咖啡豆，咖啡生產(chǎn)業(yè)急需一種快速、全面且非侵入性且精確的檢測方法。
近年來(lái)AI深度學(xué)習的發(fā)展讓實(shí)時(shí)篩選的能力在效率上有顯著(zhù)的進(jìn)步。以傳統的手工篩選法為例，如果是小規模的篩選工作，可能每小時(shí)只能處理幾公斤的咖啡豆，篩選一批豆子可能需要數小時(shí)或更長(cháng)時(shí)間。但是，利用現代化的技術(shù)，如機器學(xué)習，更能在極短的時(shí)間內處理更多的豆子，可能只需要幾分鐘到幾十分鐘就能完成一批咖啡豆的篩選。
借助人工智能驅動(dòng)的檢測與篩選技術(shù)，咖啡生產(chǎn)商得以超越傳統人工篩選方法，運用The Imaging Source TIS DFM 36AX296-ML的優(yōu)勢、及機器深度學(xué)習訂定的嚴格標準來(lái)高速判別咖啡豆的形狀、顏色，排除其中瑕疵豆無(wú)需經(jīng)歷傳統的烘焙后品嘗過(guò)就可直接進(jìn)行分級，從而穩定生產(chǎn)出更高質(zhì)量又穩定的咖啡配方。一家咖啡豆生產(chǎn)商借助The Imaing Sourc的嵌入式視覺(jué)來(lái)檢測與篩選咖啡豆，咖啡生產(chǎn)得以超越傳統機械篩選方法，以高速處理大量咖啡豆，而無(wú)需經(jīng)歷傳統的烘焙和品嘗過(guò)程來(lái)判斷質(zhì)量。利用AI人工智能光學(xué)篩選器，咖啡生產(chǎn)商能夠根據嚴格的標準，選擇出符合要求的批次，從而穩定生產(chǎn)出更高質(zhì)量的咖啡配方。

人工智能篩選咖啡豆的過(guò)程
隨著(zhù)科技的進(jìn)步，人們開(kāi)始探索如何利用人工智能（AI）技術(shù)來(lái)改善咖啡豆的篩選過(guò)程。在傳統的篩選方法中，辨識咖啡豆的瑕疵通常需要人力，這可能會(huì )因為主觀(guān)判斷或疲勞而導致不準確的結果。然而，借助深度學(xué)習技術(shù)，我們可以訓練AI模型來(lái)辨識咖啡豆的各種特征，從而實(shí)現更精確和高效的篩選。
在使用嵌入式視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行咖啡豆篩選的過(guò)程中，首先將咖啡豆進(jìn)行初步分類(lèi)，譬如區分是否有石頭或是其他外來(lái)物質(zhì)，是否有蟲(chóng)蛀等狀況。接著(zhù)，將這些分類(lèi)好的咖啡豆輸入給AI模型進(jìn)行深度學(xué)習訓練。透過(guò)大量的樣本數據，AI模型能夠學(xué)習并辨識出各種瑕疵豆，如發(fā)霉豆、黑豆、或是受損豆等，并將其分類(lèi)出來(lái)。
當訓練完成后，嵌入式視覺(jué)系統就可以將咖啡豆送入篩選機中，透過(guò)攝影機捕捉影像，然后利用已經(jīng)訓練好的AI模型進(jìn)行分析和辨識。如此一來(lái)，篩選過(guò)程不僅更加高效，而且還可以確保篩選結果的準確性和一致性，從而提高了咖啡豆的質(zhì)量和產(chǎn)量。
透過(guò)嵌入式視覺(jué)與AI技術(shù)的結合，咖啡生產(chǎn)業(yè)能夠實(shí)現精準篩選，不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量與競爭力。這種技術(shù)的應用將為整個(gè)咖啡豆產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的變革，同時(shí)也為其他農業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的思維和可能性。

嵌入式視覺(jué)捕捉影像去蕪存菁
The Imaging Source提供多款不同尺寸規格，像是The Imaging Source DFM 36AX296-ML和DFK 36CX296-167，該系統的分辨率達1.6MP；幀速率達60fps，能夠及時(shí)觸發(fā)捕捉影像，篩選出瑕疵品，如此幀數便能大幅加速篩選過(guò)程。
The Imaging Source兆鎂新嵌入式視覺(jué)的trigger功能，可以在豆子掉下來(lái)時(shí)經(jīng)由Sony IMX296傳感器觸發(fā)拍攝，加以清楚且快速地拍攝到咖啡豆在同個(gè)位置上，因此，吸引很多咖啡豆制造商的青睞。
當影像被擷取后，隨后會(huì )傳送至搭載NVIDIA Jetson Xavier N的小型計算機，這套系統會(huì )批處理咖啡豆，并運用人工智能來(lái)辨識特定類(lèi)型和優(yōu)良質(zhì)量的豆子。靈活運用這些技術(shù)和系統可以顯著(zhù)提升生產(chǎn)能力，而結合人工智能的質(zhì)量控制方法更能進(jìn)一步增強其效益。


 
圖一 : The Imaging Source DFM 36AX296-ML搭載Sony傳感器；全局及卷簾快門(mén)，使得咖啡業(yè)者得以高效控管咖啡豆質(zhì)量。（source：The Imaging Source）


 
圖二 : DFM 36AX296-ML（source：The Imaging Source）

結論
The Imaging Source嵌入式視覺(jué)結合AI的光學(xué)咖啡豆篩選機與質(zhì)量分類(lèi)技術(shù)，讓咖啡豆生業(yè)者獲得一系列精準以及高效的工具，能夠針對整個(gè)供應鏈與價(jià)值鏈中各種質(zhì)量特性進(jìn)行分析與篩選，進(jìn)而提升質(zhì)量與效益，同時(shí)嚴守質(zhì)量標準。此外，篩選技術(shù)能被客制化，以符合特定篩選及處理需求，充分發(fā)揮個(gè)機器獨特的優(yōu)勢，達到最佳效率與產(chǎn)能。

嵌入式視覺(jué)于農業(yè)未來(lái)展望
目前，在亞洲地區以嵌入式視覺(jué)結合人工智能外觀(guān)檢測仍少有咖啡廠(chǎng)商投入，但隨著(zhù)人力日漸缺乏，需求日增，農產(chǎn)質(zhì)量管理及效率思維提升，越來(lái)越多農業(yè)缺工議題及農產(chǎn)品管思維提升，適應于各式農產(chǎn)品之機器視覺(jué)導入有極大發(fā)展空間。
當我們思考咖啡生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)革新時(shí)，不僅是對咖啡質(zhì)量的改進(jìn)，更是對整個(gè)供應鏈的革命性改變。透過(guò)嵌入式視覺(jué)技術(shù)的應用，我們能夠實(shí)現更有效率、更精確的篩選和分級，從而提高生產(chǎn)效率，降低成本，并確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。這種技術(shù)的應用不僅限于咖啡豆，還可以擴展到其他農產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工過(guò)程中，為整個(gè)農業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多的創(chuàng )新和可能性。
未來(lái)，我們可以預見(jiàn)，嵌入式視覺(jué)技術(shù)將成為農業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力和動(dòng)力。