“专题--农产品品质智能感知与分级” 栏目所有文章列表

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  • 胡妍, 王玉洁, 张雪晨, 张熠强, 于桦昊, 宋馨蓓, 叶思潭, 周继红, 陈振林, 纵巍伟, 何勇, 李晓丽
    智慧农业(中英文). 2025, 7(4): 71-83. https://doi.org/10.12133/j.smartag.SA202505012

    【目的/意义】 茯砖茶“金花”发花过程决定了茶叶品质、风味和功能。因而,建立一种快速、无损的茯砖茶发花品质检测方法,对提高质量控制与加工效率具有重要意义。 【方法】 通过采集茯砖茶发花过程中的可见-近红外与近红外范围的高光谱图像,测定发花过程的含水率、游离氨基酸、茶多酚、茶三素等关键品质指标,分析发花过程中的变化趋势。构建支持向量机、卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)和引入Squeeze-And-Excitation(SE)注意力机制的Spectra-SE-CNN模型实现对茯砖茶发花过程中品质指标的定量检测与品质识别。 【结果和讨论】 在茯砖茶品质指标的定量检测中,最佳模型均是Spectra-SE-CNN,含水率、茶三素和茶多酚的测试集决定系数(R⊃2;p)分别为0.859 5、0.852 5和0.838 3,表现出较高的相关性与建模稳定性;而游离氨基酸的R⊃2;p较低(0.670 2),可能因其变化不显著或光谱响应较弱所致。在茯砖茶发花品质识别中,Spectra-SE-CNN模型实现了100%的分类准确率,显著优于传统CNN,展现出更强的光谱特征提取与判别能力。t-分布领域嵌入算法(t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding, t-SNE)可视化显示不同发花品质在低维空间中聚类清晰、边界明确;Grad-CAM进一步揭示模型关注于发花位置与边缘等关键区域,提升了模型的可解释性与实用性。 【结论】 高光谱成像技术可实现茯砖茶发花过程的品质评估与识别,具备快速、无损的优势。引入SE注意力机制的Spectra-SE-CNN模型进一步提升了模型效率,验证了深度学习算法在提取光谱特征方面的有效性。研究为茯砖茶发花过程的智能检测提供了可行方案,并拓展了其在农业智能检测中的应用路径。

  • 杨启良, 禹璐, 梁嘉平
    智慧农业(中英文). 2025, 7(4): 84-94. https://doi.org/10.12133/j.smartag.SA202501024

    【目的/意义】 针对采后芦笋在销售前人工分级成本高、效率低的问题,提出了一种基于改进YOLOv11模型的采后芦笋分级方法,旨在研究一种轻量化的采后芦笋的精准分级模型。 【方法】 首先,在主干网络的第12层引入高效通道注意力(Efficient Channel Attention, ECA)机制,ECA机制通过动态调整卷积神经网络中通道的权重,以增强对芦笋茎粗特征的提取能力;其次,在颈部网络同时引入slim-neck模块和双向特征金字塔(Bi-directional Feature Pyramid Network, BiFPN)模块,slim-neck将传统卷积替换为GSConv(Global Sparse Convolution)并将C3k2模块替换为轻量级跨阶段部分网络(Voice of Voter-group Shuffle Cross Stage Partial Network, VoVGSCSP)模块,减少运算量与模型大小并提高模型的识别精度,BiFPN模块改变原有的特征融合方式,能够自动强化芦笋的关键特征并减少冗余的计算;最后,将YOLOv11中原始的检测头替换为EfficientDet Head,与BiFPN联合训练,能够充分利用多尺度特征,有效提高模型性能。 【结果与讨论】 改进后的YOLOv11的精确率为96.8%、召回率为96.9%、平均精度均值(Mean Average Precision, mAP)为92.5%、浮点运算量为4.6 G、参数量为1.67×106、模型大小为3.6 MB,与原始YOLOv11模型相比,改进后的YOLOv11模型的精确率、召回率、mAP分别提升了2.6、1.4、2.2个百分点,同时,浮点运算量、参数量、模型大小也显著降低;与其他深度学习模型SSD、YOLOv5s、YOLOv8n、YOLOv11、YOLOv12相比,改进后的YOLOv11模型综合性能最佳。 【结论】 改进的YOLOv11模型在芦笋分级任务中展现出了更好的识别效果、更少的参数量和浮点运算量和更小的模型大小,能够为采后芦笋智能化分级提供理论基础。