菠蘿是日常中常見水果,在食用時經常會吃到又酸又澀的菠蘿。為何有的菠蘿酸澀呢?這主要是由于成熟度不夠或者質量不好。首先是菠蘿的質量不好,會導致口感不好。其次是成熟度不夠,那么就會導致菠蘿酸度高,口感澀,并且含有較多的酸性物質。
從菠蘿種植角度來看,一般采用插條法,12-15天左右才能成活和長出新芽,以確保菠蘿能夠正常生長和發育。從菠蘿萌芽到結果,一般需要12-18個月的時間,具體時間會因地域、氣候、土壤等不同而異。需要不斷對菠蘿進行管理,如及時除蟲、修剪、施肥、澆水等。當菠蘿果實變成黃色或橙色時采摘。采摘期為7-10天的時間,太早或太晚,都會影響果實的品質和口感。
而菠蘿的貯藏性與成熟度相關,針對菠蘿采摘前對其成熟度進行識別尤為重要。廣東省電信規劃設計院有限公司第四分公司、華中科技大學電子信息與通信學院、廣東海洋大學電子與信息工程學院、廣東省智慧海洋傳感網及其裝備工程技術研究中心聯手展開研究,目的在于提出一種新型網絡模型,提高菠蘿成熟度自動識別的準確率和速度。
首先針對菠蘿訓練數據集樣本少與實時性差等不足,利用在自然環境下拍攝的菠蘿照片,自建了種植區場景菠蘿成熟度分析數據集。之后將YOLOv4骨干網絡替換成輕量級網絡MobileNet V3,提出了輕量級的MobileNet V3-YOLOv4網絡。同時訓練了原YOLOv4模型、MobileNet V1-YOLOv4模型、MobileNet V2-YOLOv4模型以及Faster R-CNN、YOLOv3、SSD300、Retinanet、Centernet等五種不同的單、雙階段網絡模型,并對比模型的評價指標,分析本文模型的優越性。
試驗結果表明,MobileNet V3-YOLOv4訓練時間為11,924 s,參數量為53.7 MB,訓練好的MobileNet V3-YOLOv4在驗證集的平均精度均值(mean Average Precision,mAP)為90.92%,對于黃熟期菠蘿和青熟期菠蘿兩種類別的檢測精確率分別為100%和98.85%,平均精度值分別為87.62%、94.21%,召回率(Recall)分別為77.55%、86.00%,F1分數(F1 Score)分別為0.87和0.92,推理速度(Frames Per Second,FPS)80.85 img/s。
本研究提出的MobileNet V3-YOLOv4實現了在降低訓練速度、減小參數量的同時,提高了菠蘿成熟度識別的精度和推理速度,滿足實際檢測需求。
目前MobileNet V3-YOLOv4雖然尚未全面應用于菠蘿采摘作業中,但大家在挑選菠蘿時也能避免買到口感不佳的菠蘿,挑選要點有:
1.看外表:菠蘿的外表應該光滑、表面無裂紋,色澤金黃而不是綠色。
2.聞氣味:甜香的菠蘿氣味濃郁,有清新的感覺;如果聞起來有異味或者酸味,不建議購買。
3.拎重量:拿起菠蘿,重量有些許的分量,說明新鮮。
4.看葉子:選擇那些葉子翠綠而且茂密的,葉子間的間隙小,說明菠蘿是生長在好的環境下。
審核編輯 黃宇
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