农研新进展：生长期菠萝成熟度分析

菠萝是日常中常见水果，在食用时经常会吃到又酸又涩的菠萝。为何有的菠萝酸涩呢?这主要是由于成熟度不够或者质量不好。首先是菠萝的质量不好，会导致口感不好。其次是成熟度不够，那么就会导致菠萝酸度高，口感涩，并且含有较多的酸性物质。

从菠萝种植角度来看，一般采用插条法，12-15天左右才能成活和长出新芽，以确保菠萝能够正常生长和发育。从菠萝萌芽到结果，一般需要12-18个月的时间，具体时间会因地域、气候、土壤等不同而异。需要不断对菠萝进行管理，如及时除虫、修剪、施肥、浇水等。当菠萝果实变成黄色或橙色时采摘。采摘期为7-10天的时间，太早或太晚，都会影响果实的品质和口感。

而菠萝的贮藏性与成熟度相关，针对菠萝采摘前对其成熟度进行识别尤为重要。广东省电信规划设计院有限公司第四分公司、华中科技大学电子信息与通信学院、广东海洋大学电子与信息工程学院、广东省智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心联手展开研究，目的在于提出一种新型网络模型，提高菠萝成熟度自动识别的准确率和速度。

首先针对菠萝训练数据集样本少与实时性差等不足，利用在自然环境下拍摄的菠萝照片，自建了种植区场景菠萝成熟度分析数据集。之后将YOLOv4骨干网络替换成轻量级网络MobileNet V3，提出了轻量级的MobileNet V3-YOLOv4网络。同时训练了原YOLOv4模型、MobileNet V1-YOLOv4模型、MobileNet V2-YOLOv4模型以及Faster R-CNN、YOLOv3、SSD300、Retinanet、Centernet等五种不同的单、双阶段网络模型，并对比模型的评价指标，分析本文模型的优越性。

试验结果表明，MobileNet V3-YOLOv4训练时间为11,924 s，参数量为53.7 MB，训练好的MobileNet V3-YOLOv4在验证集的平均精度均值(mean Average Precision，mAP)为90.92%，对于黄熟期菠萝和青熟期菠萝两种类别的检测精确率分别为100%和98.85%，平均精度值分别为87.62%、94.21%，召回率(Recall)分别为77.55%、86.00%，F1分数(F1 Score)分别为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实现了在降低训练速度、减小参数量的同时，提高了菠萝成熟度识别的精度和推理速度，满足实际检测需求。

目前MobileNet V3-YOLOv4虽然尚未全面应用于菠萝采摘作业中，但大家在挑选菠萝时也能避免买到口感不佳的菠萝，挑选要点有：

1.看外表：菠萝的外表应该光滑、表面无裂纹，色泽金黄而不是绿色。

2.闻气味：甜香的菠萝气味浓郁，有清新的感觉;如果闻起来有异味或者酸味，不建议购买。

3.拎重量：拿起菠萝，重量有些许的分量，说明新鲜。

4.看叶子：选择那些叶子翠绿而且茂密的，叶子间的间隙小，说明菠萝是生长在好的环境下。

审核编辑 黄宇