基于可见/近红外光谱的柑橘糖度在线检测分选系统的设计与试验

在6GF–4型林果无损检测与分选成套设备中,设计了基于可见/近红外光谱的柑橘糖度在线检测分选系统,系统主要包括传输装置、光谱采集装置、控制系统以及分选装置。系统在柑橘果实运动状态中采集其光谱信息,并通过所建立的果实糖度模型进行同步计算,根据所得糖度值对柑橘果实实现在线分选。在光谱采集装置中设计了双透镜式光路,可改变投射于柑橘果实上的光斑大小,通过研究比较试验参数积分时间和光斑尺寸大小,得出系统的最佳采集参数为积分时间100 ms,光斑尺寸设置为小,样本移动速率为5个/s。建立的SPXY–CARS–PLSR柑橘糖度在线检测模型校准集和预测集的决定系数分别为0.938和0.836,校准集和预测集的均方根误差分别为0.273°Brix和0.418°Brix。使用未参与建模的25个柑橘果实样本进行外部验证集的在线检测和分选,结果在1°Brix的误差范围内,检测糖度的准确率为92%;当样本分为4个等级时,系统分选正确率为92%;当样本分为3个等级时,系统分选正确率可达100%。     

基于BP神经网络的柑橘农药残留预测

基于BP神经网络算法,采用主成分分析法得到农药相对分子质量、气温、降水量、pH、CEC、有机质、施药浓度、采收间隔期是影响农药残留量的主要因素,并将其作为输入变量,初步构建柑橘农药残留预测模型。结果表明：经160组样本数据模型训练和测试,预测相对误差为0.92%～18.93%,平均为7.42%,绝对误差为0.001～0.153 mg/kg;BP神经网络预测模型的决定系数为0.962 05。可见,面对复杂的自然环境及柑橘种质性状,基于BP神经网络的柑橘农药残留预测系统对柑橘上多种农药的残留显示出较高的预测精度,说明将机器学习算法用于柑橘的农药残留检测是可行的。     

基于YOLOv5改进模型的柑橘果实识别方法

为实现在自然环境下对柑橘果实的识别,提出一种基于YOLOv5改进模型的柑橘识别方法。通过引入CBAM(convolutional block attention module,卷积注意力模块)注意力机制模块来提高网络的特征提取能力,改善遮挡目标与小目标的漏检问题;采用α-IoU损失函数代替GIoU损失函数作为边界框回归损失函数,提高边界框定位精度。结果显示：本研究提出的模型平均精度AP值达到91.3%,在GPU上对单张柑橘果实图像的检测时间为16.7 ms,模型占用内存为14.5 Mb。结果表明,本研究基于YOLOv5的改进算法可实现在自然环境下快速准确地识别柑橘果实,满足实时目标检测的实际应用需求。     

基于边缘计算的柑橘果实识别系统的设计

针对当前柑橘果实目标检测模型多数需在服务器上运行,难以直接在果园部署且识别实时性较差等问题,设计了基于边缘计算设备的便携式柑橘果实识别系统。该系统由优化的目标检测模型和嵌入式智能平台组成;通过扩展YOLOv4–Tiny目标检测算法,将所有批量归一化层合并到卷积层,加快模型前向推理速度;采用多尺度结构并使用K–means聚类方法获得柑橘数据集的先验框大小,使网络模型对柑橘果实识别具有更强的鲁棒性;使用GIOU距离度量损失函数,使网络模型更加关注柑橘图像中重叠遮挡的区域。将改进算法部署到嵌入式平台Jetson nano,试验结果表明,识别系统对柑橘果实的识别平均准确率达93.01%,单幅图片的推断时间约为150 ms,对视频的识别速率为16帧/s。     

使用高光谱反射成像评估柑橘溃疡病变大小

在运往欧盟等选择性国际市场前,需要有效的措施来去除柑橘中的溃疡果。本研究的目的是使用高光谱图像来确定溃疡病变的检测尺寸限。先前开发了基于近红外-可见光波的多光谱算法来将溃疡柑橘果实从其他果实中(正常的、腻斑病、虫害、黑病变、痂和风疤)分割出来,然而,这项工作没有考虑到损伤的尺寸。本研究选用带有一个基于阈值的简单分类器的、使最大总体分类精度达到95.7%双波段比值(834 nm和729 nm反射波长的比率)的方法来估计病变大小。检测到的最小的溃疡病变尺寸的当量直径是1.66 mm。观察了阈值的变化和侵蚀环的数量对最小可检测损伤评估的影响(多次运用形态学腐蚀图像),发现最小阈值获得了更好的溃疡分类精度,但总体分类精度较低。同时,阈值越高,趋势相反。1.275阈值在溃疡分类精度、总体分类精度和最小损伤尺寸检测三个方面获得了最优权重。增加侵蚀环的数量减少了小溃疡病变的检出率,因此可以得出结论,一个侵蚀环给能够获得最好的大小估计结果。试验过程中应用的侵蚀内核尺寸为3 mm×3 mm。     

基于调制荧光检测技术的柑橘黄龙病诊断

【目的】实现柑橘黄龙病的及时诊断,防止病情扩散、保障柑橘生产。【方法】运用基于调制荧光检测技术的超便携式调制叶绿素荧光仪MINI-PAM获取柑橘Citrus reticulata叶片荧光参数,通过概率神经网络对荧光数据进行建模及分类处理,以鉴定并区分健康的、非黄龙病黄化的以及黄龙病的柑橘植株。【结果】该方法对所有类别的诊断准确率均高于76.93%,有些类别分类准确率甚至可达100%。【结论】基于概率神经网络的柑橘黄龙病调制荧光检测技术用于鉴别柑橘黄龙病病情具有一定的可行性和推广性。     

基于小波神经网络的柑橘pH机器视觉检测

【目的】研究涟红温州蜜柑pH的机器视觉检测及影响检测精度的因素。【方法】对机器视觉系统采集的柑橘图像进行图像裁切、RGB空间至HSI空间的转换和差值法去图像背景,用色调H和饱和度S为输入,建立小波神经网络柑橘pH预测模型,无损检测柑橘pH。【结果】30个测试样本的检测结果表明,预测偏差最大值为9.95%、偏差最小值为-3.6%、平均偏差为0.8%、标准偏差为2.95%,pH±0.1精度内的正确识别率为80%,pH±0.2精度内的正确识别率为93.33%。【结论】涟红温州蜜柑pH与果皮色泽之间具有相关性,可用机器视觉检测其pH。但进一步提高预测精度,首先须在图像处理环节上去除各种虫斑与病斑的影响。     

基于改进MobileNetV2的柑橘害虫分类识别方法

为提高柑橘害虫识别精准度和防治效果,本研究构建包含10类对柑橘危害程度较重的害虫图像数据集,基于神经网络MobileNetV2与注意力机制ECA开发轻量化且高识别精度的ECA＿MobileNetV2模型,并基于该模型开发一款边缘计算App。将ECA注意力机制嵌入MobileNetV2网络的反残差结构尾部,以增强原网络的跨通道信息交互能力,提升原网络的特征提取能力。测试结果显示,ECA＿MobileNetV2模型对柑橘害虫的分类准确率达到93.63%,相比于MobileNetV2、GoogLeNet和ResNet18模型分别提高了1.68、1.44和2.40个百分点,而模型参数量、浮点运算数和模型大小分别为3.50×10⁶、328.06×10⁶和8.72 MB,复杂度仅略高于MobileNetV2,可以在手机上以边缘计算的形式运行。研究结果表明,本研究开发的智能识别工具能够对不同种类的柑橘害虫进行快速、有效的分类识别。     

基于无人机高光谱遥感的柑橘患病植株分类与特征波段提取

目的 结合传统与现代农业病虫害监测的优缺点,探索通过无人机高光谱遥感技术检测出患病的柑橘植株、通过人工田间调查方式判断其患病种类及患病程度的病虫害监测方法。方法 使用无人机获取原始高光谱图像,经过光谱预处理和特征工程后,采用连续投影算法提取对柑橘患病植株分类贡献值最大的特征波长组合,基于全波段使用BP神经网络和XgBoost算法、基于特征波段使用逻辑回归和支持向量机算法,建立分类模型。结果 基于全波段的BP神经网络和XgBoost算法的ROC曲线下面积(Area under curve,AUC)分别为0.883 0和0.912 0,分类准确率均超过95%;提取出698和762 nm的特征波长组合,基于特征波长使用逻辑回归和支持向量机算法建立的分类模型召回率分别达到了93.00%和96.00%。结论 基于特征波长建模在患病样本分类中表现出很高的准确率,证明了特征波长组合的有效性。本研究结果可为柑橘种植园的病虫害监测提供一定的数据和理论支撑。     

基于机器视觉的柑橘表面缺陷检测

针对柑橘人工分类强度高、效率低、精度差的问题,为实现快而准确的柑橘缺陷检测,提出一种基于机器视觉技术的缺陷检测方法。在VS2013环境下利用开源计算机视觉库OpenCV进行开发,根据柑橘的颜色与形状特点,将图像颜色模型由RGB转换为HSV,利用HSV图像进行背景去除后,在HSV颜色模型下利用V分量灰度图边缘检测与形态学处理的方法以提取柑橘表面的缺陷特征。结果表明,柑橘表面缺陷检测的总体识别率为92%,所用方法能有效地识别柑橘表面的缺陷。     

橘蚜传播柑橘衰退病毒的研究进展

就橘蚜传播柑橘衰退病毒 (CTV)的传毒特性、传毒率、影响传毒率因素、与柑橘衰退病流行的关系、对混合株系的虫传分离作用以及带毒橘蚜的分子生物学检测等研究进展作一综述 .橘蚜传播 CTV的方式为非循回型半持久式 ,其从甜橙和墨西哥莱檬植株上传播 CTV的效率高于棉蚜、橘二叉蚜和绣线菊蚜等蚜虫 .橘蚜对 CTV不同株系的传毒率有所差异 ,对重型株系的传毒率较轻型株系高 .影响传毒率的因素有蚜虫发育虫态、毒源植物、接毒植物和环境条件等 .橘蚜与酸橙砧甜橙衰退病的发生与流行 ,特别是衰退型强株系衰退病的发生与流行有密切相关性 ,它是甜橙衰退病发生与流行的最主要传播介体 .橘蚜对 CTV具有分离株系的作用 ,通过单虫传播 ,可以将混合感染状态的 CTV不同株系分离而获得纯化株系 .检测橘蚜携带 CTV的分子生物学反转录 -聚合酶链式反应技术已建立 ,并已应用于检测橘蚜等蚜虫的单虫带毒情况 .讨论认为 ,不同发育虫态、毒源植物、接毒植物和环境条件等因素对橘蚜传播 CTV的影响 ,特别是毒源植物和温度条件对橘蚜传毒率的影响 ,及利用橘蚜单虫传播分离 CTV株系等方面的研究有待进一步加强     

柑桔品种对柑桔潜叶蛾实验种群的影响

研究了 4个柑桔品种对柑桔潜叶蛾 (Phyllocnistis citrella Staiton)实验种群的影响 .结果表明 ,在各柑桔品种上柑桔潜叶蛾从卵到蛹的发育历期、存活率 ,雌成虫产卵量、产卵动态、寿命和种群生命表参数都存在明显差异 ;供试品种对潜叶蛾抗性的强弱顺序为 :福桔 >蕉柑 >雪柑 >芦柑 .福桔上潜叶蛾存活率为 2 2 .97%、产卵量 2 0 .91粒·雌 -1,均比其它 3个品种上的低 ;发育历期为 19.5 8d,比其它品种上的长 ;种群生命表参数中 ,内禀增长率为 0 .0 72 1、周限增长率为 1.0 75 d-1,均比其它品种上的低 ,世代平均历期为 2 1.5 d,比其它品种上的长 ,表明福桔对柑桔潜叶蛾抗性相对较强     

柑橘内生真菌的分离与鉴定

自2002—2004年,对广东梅州、重庆北碚、湖南石门的不同种类的柑橘（柑、橙、柚）进行了12次定点取样分离,共分离到柑橘内生真菌5642株,其中有5136株已鉴定,分别属于24个属,在这24个属中,出现频率在1％以上的只有Colletotrichum spp.,Fusarium spp.,Alternaria spp.,Penicillium spp..柑橘内生真菌的静息部位依种类而异,Colletrichum spp．主要分布在柑橘的叶片、枝条、果皮内;Fusarium spp．则主要分布在根中。     

仁化县贡柑主要病害的调查与检测

【目的】贡柑生产是广东省韶关市仁化县的支柱性产业之一。近年来,其种植面积逐渐扩大;2019年仁化县柑橘产业园入选为广东省第二批省级现代农业产业园。但关于该地区贡柑上主要病害的调查和研究还未见详细报道。【方法】通过QPCR(probe)和RT-PCR的方法分别对采集的150个样品进行贡柑黄龙病和病毒病(衰退病、碎叶病、裂皮病、黄脉病)的检测;除此之外,在田间调查时有些果园的真菌病害发病较重,因此采用常规的真菌分离方法并利用真菌的通用引物转录间隔区ITS对采集自该地区的病样进行主要病原菌的分离和分子生物学鉴定。【结果】2019年4月抽检样品的黄龙病平均阳性率为13.2%;10月除黄坑镇黄坑村的失管园外,抽检阳性率均在17%以下。值得注意的是,来自黄坑镇黄坑村的失管果园,柑橘黄龙病的阳性检出率从2019年4月的18.2%上升到10月的87.5%;丹霞街葛布村果园的阳性检出率则从6.7%上升到14.3%。同时,衰退病毒病的平均抽检阳性率4月为41.2%,10月为100%,其他病毒病均未检测到;柑橘溃疡病、柑橘炭疽病和柑橘褐斑病也有发生,个别果园发生较严重。【结论】仁化县贡柑黄龙病有一定程度的发生,可通过加强以田间管理为重点的优质高产可持续发展的分类防控等综合防治措施进行防控,尽量减轻黄龙病对柑橘产业的危害,延长柑橘园的丰产年限和生产寿命。但柑橘衰退病毒病的发病率较高,建议在种苗生产或种植前加强对贡柑衰退病毒病的检测;同时加强对该地区柑橘炭疽病和柑橘褐斑病等病害的科学防治,合理用药,减少化学农药用量。     

桔皮粉的研制

研究了柑桔皮制取桔皮粉的工艺，探讨了桔皮粉加工过程中使用不同有机溶剂对脱油率和色泽的影响；采用正交试验法确定了桔皮粉脱色、脱油的较佳工艺．结果表明，干桔皮浸泡复水后，用１％浓度的食盐水煮沸２０～２５ｍｉｎ，再冷水漂洗２ｈ，经干燥、粉碎、过筛，用配比为１∶１（ｖ／ｖ）的石油醚与乙醇的混合溶剂，使桔皮粉与混合溶剂的配比为１∶１５（ｗ／ｖ），在４０℃温度下处理３０ｍｉｎ，经回收有机溶剂，可获得无苦味、淡黄色的桔皮粉     

柑橘类果汁的脱苦

介绍了柑橘类果汁的几种主要脱苦方法,并对今后柑橘类果汁的脱苦方法进行了展望。     

柑橘内生细菌的分离与鉴定

从湖南省石门县园艺场采集到的柑橘材料中,得到柑橘内生细菌分离物75份,经鉴定,分别属于气芽孢杆菌属(Aerobacillus sp.)、气单胞菌属(Aeromonas spp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、黄单胞杆菌属(Xanthomonas spp.)、假单胞杆菌属(Pseudomonas spp.)、土壤杆菌属(Agrobacterium sp.)、乳杆菌属(Lactabacillus sp.).柑橘内生细菌在不同种类的柑橘及同一种类的不同器官中出现的频次不同.     

柑桔杂交的胚胎发育

以雪柑×福桔、雪柑×芦柑、雪柑×(福桔+芦柑)、雪柑×枳壳、芦柑×柚、柚×枳壳等6个组合为实验材料进行胚胎发育的研究.结果表明,授粉后30d.合子处于单细胞状态;授粉后40d,合子开始分裂;授粉后50d,合子形成球形胚,珠心胚尚未侵入胚囊;授粉后55d,合子胚为球形胚或早心形胚,开始有少数珠心胚侵入胚囊;授粉后60d,合子胚为心形胚,珠心胚已大量侵入胚囊;授粉后80d,合子胚为珠心胚所包围,分不清合子胚与珠心胚.不同授粉组合对合子胚、胚珠及果实发育均有一定影响,主要取决于杂交亲本.与种间杂交相比,属间杂交其合子分裂较迟,合子胚发育较慢,珠心胚侵入时期也较迟.     

中国特有柑橘属植物基本类型不同组织类黄酮含量分析

【目的】探讨柑橘属五大基本类型不同组织（花、果皮和叶片）中类黄酮组成与含量差异,为合理开发利用柑橘资源提供科学依据。【方法】采用超高效液相色谱二极管阵列紫外-可见光检测器(UPLC-PDA)测定柑橘属五大基本类型10个典型代表种的花、果皮和叶中11种类黄酮含量。【结果】所分析的五大基本类型中,大翼橙类和柚类主要含柚皮苷,枸橼类、橙类和宽皮柑橘类主要以橙皮苷为主,其中广西沙田柚花中柚皮苷含量最高（11 987.1 mg•kg-1FW）,鹅蛋红橘果皮中橙皮苷含量最高（14 794.4 mg•kg-1FW）;代表类型各组织中类黄酮含量差异显著（P＜0.05）,花、果皮和叶片中11种类黄酮总含量最高的分别为广西沙田柚（12 198.5 mg•kg-1FW）、鹅蛋红橘（16 744.1 mg•kg-1FW）和台湾椪柑（8 879.2 mg•kg-1FW）;不同类型柑橘各组织中的类黄酮含量呈现不同变化模式,同一类型不同组织间只有丰度差异,大翼橙类中花＞叶＞果皮,枸橼类中花＞果皮＞叶,橙类中果皮＞花＞叶,柚类中花＞果皮＞叶,宽皮柑橘类中果皮＞叶＞花。【结论】中国特有柑橘属植物含有丰富的类黄酮,不同柑橘基本类型及其组织间类黄酮变化很大,应针对各自不同特点加以科学利用。