GUO Qi1,2, FAN Yixuan1,2, YAN Xinhuan1,2, LIU Xuemei1,2, CAO Ning1,2, WANG Zhen1,2, PAN Shaoxiang1,2, TAN Mengnan1,2, ZHENG Xiaodong1,2(), SONG Ye1,2(
)
Received:
2025-05-30
Online:
2025-08-13
Foundation items:
Shandong Province Key R&D Programme(2024TZXD063); All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives Science and Technology Innovation Project(GXKJ-2024-016)
About author:
GUO Qi, E-mail: 17852739874@163.com
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CLC Number:
GUO Qi, FAN Yixuan, YAN Xinhuan, LIU Xuemei, CAO Ning, WANG Zhen, PAN Shaoxiang, TAN Mengnan, ZHENG Xiaodong, SONG Ye. Advances in the Application of Multi-source Data Fusion Technology in Non-Destructive Detection of Apple[J]. Smart Agriculture, doi: 10.12133/j.smartag.SA202505036.
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URL: https://www.smartag.net.cn/EN/10.12133/j.smartag.SA202505036
Table 1
Advantages and disadvantages of common used apple non-destructive testing methods
方法 | 应用 | 优势 | 局限 |
---|---|---|---|
可见-近红外光谱 | 贮藏时间确定[ | 检测速度快、适合实时分析、多成分同时分析、设备成本相对较低等[ | 依赖大量标准样品建模与容易受到外界环境干扰[ |
短波-近红外光谱 | 褐变识别[ | 比长波近红外的穿透能力强、适用于透射分析[ | 短波近红外谱区多为基团高倍频与合频,重叠严重[ |
长波-近红外光谱 | 可溶性固形物含量检测[ | 比短波近红外吸收能力强[ | 长波-近红外光谱仪器价格明显高于短波-近红外光谱,对样品透入深度一般[ |
HSI | 缺陷检测[ | 硬件级融合获取空间图像与光谱信息、精度高、无损检测和多参数同步分析[ | 数据量大、硬件成本高和信号可能会受到外界环境的影响[ |
电子鼻 | 苹果病害检测[ | 操作简便、快速、成本低和实时检测[ | 传感器稳定性较差、灵敏度和特异性低[ |
机器视觉 | 果实数量识别[ | 自动化、智能化、检测效率高、准确和使用成本低[ | 图像收集和标注耗时长,数据质量和数量会影响模型性能[ |
X-射线技术 | 苹果褐变与病害检测、缺陷检测[ | 可检测内部缺陷,突破外观限制、避免破坏水果完整性、穿透性强[ | 对于设备要求较高,检测设备成本较高,且存在辐射性,需规范设置检验场所和防护装置[ |
核磁共振 | 果汁发酵质量监控[ | 无损快速,穿透力强不会受到果皮厚度的限制[ | 技术复杂,检测时间长,对专业操作人员要求高且设备昂贵[ |
Table 2
Application of data fusion in apple quality inspection
融合技术 | 研究目标 | 关键结果 | 参考文献 |
---|---|---|---|
光谱与光谱融合 | 苹果可溶性固形物检测 | 与特征级融合相比,数据级融合最优:R 2p=0.927,RMSEP=0.529°Brix | [ |
光谱与机器视觉融合 | 苹果脆度检测 | 融合后预测误差标准差从6.22%降至5.30% | [ |
光谱与机器视觉融合 | 苹果脆性无损检测 | 预测准确率89.21%,RMSEP=0.122 6N | [ |
图像融合 | 苹果分级 | 准确率由单一特征时的70%提高到87.50% | [ |
图像融合 | 苹果分级检测 | 分级准确率达98.48% | [ |
光谱与光谱融合 | 苹果内部品质检测 | 构建模型检测糖度R 2=0.887,硬度R 2=0.814,含水量R 2=0.891 | [ |
图像融合 | 苹果分级检测 | 分级正确率93.75%,优于单特征模型 | [ |
Table 3
Application of data fusion in apple defect and disease detection
融合技术 | 研究目标 | 关键结果 | 参考文献 |
---|---|---|---|
近红外光谱与图像融合 | 苹果表面缺陷检测 | 平均准确度99.0%,缺陷识别率100% | [ |
光谱与光谱融合 | 苹果表面缺陷识别 | 准确率为96% | [ |
密度与光谱融合 | 苹果霉心病检测 | 融合模型准确率95.56% | [ |
声振信号与近红外光谱融合 | 苹果霉心病检测 | 准确率98.31%,召回率97.06%,F 1值97.90% | [ |
光谱与光谱融合 | 苹果缺陷检测 | 方法在划碰伤、果梗/花萼、完好果的苹果果实检测方面平均识别率可达96% | [ |
直径信息与近红外光谱技术融合 | 苹果霉心病检测 | 校正后准确率89.09%,较未校正模型提升5.45% | [ |
光谱与光谱融合 | 苹果霉心病识别 | 整体准确率99.31%(轻度霉心病97.56%) | [ |
光谱与光谱融合 | 苹果叶部病害识别 | 多特征融合识别率84%,优于单特征(颜色75%、纹理57%、形状45%) | [ |
光谱与光谱融合 | 苹果霉心病检测 | 方法训练集准确率为98.6%,测试集是96.3% | [ |
Table 4
Application of data fusion in apple identification and origin identification
融合技术 | 研究目标 | 关键结果 | 参考文献 |
---|---|---|---|
颜色与形状数据融合 | 苹果识别 | 苹果、树枝和叶片判别准确率分别为92.30%、88.03%和80.34% | [ |
图像数据融合 | 果园苹果识别 | 识别精度达到0.964 | [ |
光谱与光谱技术融合 | 苹果品种识别 | 准确率为100% | [ |
光谱与光谱技术融合 | 苹果产地判别 | 识别准确率为93.42% | [ |
光谱与光谱技术融合 | 苹果产地判别及糖度含量预测 | 使用决策级融合后,对苹果产地鉴别的准确度达到93.42%(决策融合前预测准确度为88.71%),对糖度预测效果预测决定系数为0.91(决策级融合之前决定系数均约0.87) | [ |
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