農(nóng)研新進(jìn)展：生長期菠蘿成熟度分析

菠蘿是日常中常見水果，在食用時(shí)經(jīng)常會(huì)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(zhì)量不好。首先是菠蘿的質(zhì)量不好，會(huì)導(dǎo)致口感不好。其次是成熟度不夠，那么就會(huì)導(dǎo)致菠蘿酸度高，口感澀，并且含有較多的酸性物質(zhì)。

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(fā)育。從菠蘿萌芽到結(jié)果，一般需要12-18個(gè)月的時(shí)間，具體時(shí)間會(huì)因地域、氣候、土壤等不同而異。需要不斷對(duì)菠蘿進(jìn)行管理，如及時(shí)除蟲、修剪、施肥、澆水等。當(dāng)菠蘿果實(shí)變成黃色或橙色時(shí)采摘。采摘期為7-10天的時(shí)間，太早或太晚，都會(huì)影響果實(shí)的品質(zhì)和口感。

而菠蘿的貯藏性與成熟度相關(guān)，針對(duì)菠蘿采摘前對(duì)其成熟度進(jìn)行識(shí)別尤為重要。廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司第四分公司、華中科技大學(xué)電子信息與通信學(xué)院、廣東海洋大學(xué)電子與信息工程學(xué)院、廣東省智慧海洋傳感網(wǎng)及其裝備工程技術(shù)研究中心聯(lián)手展開研究，目的在于提出一種新型網(wǎng)絡(luò)模型，提高菠蘿成熟度自動(dòng)識(shí)別的準(zhǔn)確率和速度。

首先針對(duì)菠蘿訓(xùn)練數(shù)據(jù)集樣本少與實(shí)時(shí)性差等不足，利用在自然環(huán)境下拍攝的菠蘿照片，自建了種植區(qū)場景菠蘿成熟度分析數(shù)據(jù)集。之后將YOLOv4骨干網(wǎng)絡(luò)替換成輕量級(jí)網(wǎng)絡(luò)MobileNet V3，提出了輕量級(jí)的MobileNet V3-YOLOv4網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)訓(xùn)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(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)比模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析本文模型的優(yōu)越性。

試驗(yàn)結(jié)果表明，MobileNet V3-YOLOv4訓(xùn)練時(shí)間為11,924 s，參數(shù)量為53.7 MB，訓(xùn)練好的MobileNet V3-YOLOv4在驗(yàn)證集的平均精度均值(mean Average Precision，mAP)為90.92%，對(duì)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%，F(xiàn)1分?jǐn)?shù)(F1 Score)分別為0.87和0.92，推理速度(Frames Per Second，F(xiàn)PS)80.85 img/s。

本研究提出的MobileNet V3-YOLOv4實(shí)現(xiàn)了在降低訓(xùn)練速度、減小參數(shù)量的同時(shí)，提高了菠蘿成熟度識(shí)別的精度和推理速度，滿足實(shí)際檢測需求。

目前MobileNet V3-YOLOv4雖然尚未全面應(yīng)用于菠蘿采摘作業(yè)中，但大家在挑選菠蘿時(shí)也能避免買到口感不佳的菠蘿，挑選要點(diǎn)有：

1.看外表：菠蘿的外表應(yīng)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(huán)境下。

審核編輯 黃宇