Utilização de ferramentas de análise de imagem para caracterização da cor da rolha de cortiça

Abstract

A monitorização e controlo de qualidade da cor em rolhas de cortiça permite assegurar padrões visuais de uniformidade. Atualmente, este é realizado maioritariamente por inspeção visual, o que implica um elevado grau de subjetividade, e, em menor parte, por análise com um colorímetro, um aparelho apropriado para a caracterização objetiva da cor, mas demoroso, dado que requer 30 segundos por cada rolha analisada. Assim, o principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um método objetivo e expedito para efetuar o controlo de qualidade da cor em rolhas naturais e técnicas, que possa complementar, ou substituir, os atuais. Foi desenvolvido um protótipo, constituído por uma cabine de luz e um conjunto de suportes para máquina fotográfica e rolhas, que permitem fotografar até 24 faces ou 40 topos. É acompanhado por uma interface gráfica, em LabVIEW, para processamento e representação de imagens, e análise estatística dos resultados obtidos. No processamento, foram usados os espaços de cor RGB, HSL e CIELAB, e 6 estratégias de quantização de imagens. Na validação do método, foram conduzidos testes de repetibilidade (CV=2,29%), precisão intermédia (CV=2,09%) e robustez (CV=1,39%). A precisão foi igualmente avaliada, com recurso a uma palete de cores, tendo-se obtido um desvio padrão das distâncias colorimétricas de 1,35, inferior ao limite superior de 5 e aos 1,65 conseguidos pelo colorímetro. Construiu-se ainda uma base de dados de 3 808 rolhas, com as coordenadas de cor padrão para 8 tipos de lavações, sendo que a sua caracterização estatística pode ser usada, no futuro, para monitorização e controlo do processo e para avaliação de ensaios de investigação. Foram realizados 3 casos de estudo. No primeiro, foi identificado o boleado nas rolhas, de modo a verificar a uniformidade da cor nestas. No segundo, foi estudada a marcação de rolhas de diferentes lotes, tendo-se concluído que estas apresentavam diferenças significativas. E no terceiro, os resultados obtidos pelo método foram comparados com os provenientes de um inquérito de prova cega, onde o objetivo era avaliar a diferença entre marcas no início e fim da marcação, tendo-se obtido um R2 = 0,903, o que sugere uma forte correspondência com a perceção visual, e permite corroborar a validade das cores devolvidas pelo método. O método caracteriza a cor das rolhas de cortiça nos suportes de forma objetiva e expedita, em apenas 3 segundos, podendo ser implementado no terreno como ferramenta de controlo de processo e, potencialmente, desenvolvido para aplicação in-line e em tempo real.

Cork stopper color monitorization and quality control allows one to ensure visual standards of uniformity. Currently, this is mainly performed through visual inspection, which implies a high degree of subjectivity, and, to a lesser extent, through analysis with a colorimeter, a device that, while suitable for objective color characterization, is rather slow, given that it requires 30 seconds for each cork stopper that is analyzed. As such, the main purpose of this work is the development of an objective and expeditious method to conduct color quality control in natural and technical cork stoppers, which can complement, or re-place, current methods. A prototype was developed, consisting of a light booth and a set of holders for the camera and cork stoppers, which allow one to photograph up to 24 faces or 40 tops. It is accompanied by a graphical user interface, in LabVIEW, for image processing and representation, and statistical analysis of the results. In processing, the color spaces RGB, HSL and CIELAB were used, as well as 6 color image quantization strategies. For method validation, repeatability (CV=2,29%), intermediate precision (CV=2,09%) and robustness (CV=1,39%) tests were conducted. Precision was also evaluated, using a color palette, resulting in a standard deviation for the colorimetric distances of 1,35, lower than the upper limit of 5 and the 1,65 achieved by the colorimeter. A database of 3 808 cork stoppers was built, with standard color coordinates for 8 types of washing, and, in the future, its statistical characterization can be used for process monitoring and control and for evaluating research trials. Three case studies were conducted. In the first, the cork stopper fillet was identified, in order to verify color uniformity throughout the corks. In the second, the marking of cork stoppers, from different batches, was studied, and it was concluded that they present significant differences. And in the third, the results obtained by the method were compared to those resulting from a blind test survey, wherein the purpose was to evaluate the difference between marks at the beginning and end of the marking process, resulting in a R2 = 0,903, which suggests a strong correlation with visual perception, and corroborates the validity of the colors obtained by the method. The method characterizes the color of cork stoppers, in the holders, objectively and expeditiously, in just 3 seconds, and can be implemented in the field as a process control tool and, potentially, developed for in-line and real-time application.