Caracterizando la imagen del microscopio hiperespectral para la clasificación de la firmeza de arándanos con métodos de aprendizaje profundo
Autores: Park, Bosoon; Shin, Tae-Sung; Cho, Jeong-Seok; Lim, Jeong-Ho; Park, Ki-Jae
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Caracterizando la imagen del microscopio hiperespectral para la clasificación de la firmeza de arándanos con métodos de aprendizaje profundo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Arándanos
Firmeza
Microestructuras
Imágenes de microscopio hiperespectral
Características espectrales
Pared celular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La firmeza es un indicador importante de calidad de los arándanos. La pérdida de firmeza (o ablandamiento) de los arándanos después de la cosecha ha planteado un desafío en el control de calidad de su vida útil y puede ser delimitada con sus cambios microestructurales. Para investigar las características espaciales y espectrales de las microestructuras basadas en la firmeza, se empleó la microscopía hiperespectral (HMI, por sus siglas en inglés) en este estudio. El área del mesocarpio con una magnificación de 20x de los arándanos fue selectivamente fotografiada con un sistema HMI de interferómetro Fabry-Perot de longitudes de onda de 400-1000 nm, lo que resultó en 281 hipercubos de células parenquimatosas en una resolución de 968 x 608 x 300 píxeles. Después de procesar adecuadamente cada hipercubo de células parenquimatosas en un arándano, se examinó la imagen celular con diferentes firmezas basadas en la forma de las células parenquimatosas, el segmento de la pared celular, la adhesión célula a célula y el tamaño de los espacios intercelulares. También se buscaron las características celulares espectrales de firmeza basadas en el perfil espectral de las paredes celulares con diferentes métodos de preprocesamiento de imágenes. El estudio encontró que los arándanos más suaves (1.96-3.92 N) tenían formas celulares más irregulares, perdían la adhesión célula a célula, tenían segmentos de pared celular sueltos y redondeados, grandes espacios intercelulares y colores de pared celular más rojos que los arándanos firmes (6.86-8.83 N). Aunque las variaciones de las características de baya a baya (o de imagen a imagen) resultaron ser grandes, el modelo de aprendizaje profundo con características espaciales y espectrales de las células de arándano demostró el potencial para la clasificación de la firmeza de los arándanos con un coeficiente de correlación de Matthew del 73.4% y una precisión del 85% para el conjunto de pruebas.
Descripción
La firmeza es un indicador importante de calidad de los arándanos. La pérdida de firmeza (o ablandamiento) de los arándanos después de la cosecha ha planteado un desafío en el control de calidad de su vida útil y puede ser delimitada con sus cambios microestructurales. Para investigar las características espaciales y espectrales de las microestructuras basadas en la firmeza, se empleó la microscopía hiperespectral (HMI, por sus siglas en inglés) en este estudio. El área del mesocarpio con una magnificación de 20x de los arándanos fue selectivamente fotografiada con un sistema HMI de interferómetro Fabry-Perot de longitudes de onda de 400-1000 nm, lo que resultó en 281 hipercubos de células parenquimatosas en una resolución de 968 x 608 x 300 píxeles. Después de procesar adecuadamente cada hipercubo de células parenquimatosas en un arándano, se examinó la imagen celular con diferentes firmezas basadas en la forma de las células parenquimatosas, el segmento de la pared celular, la adhesión célula a célula y el tamaño de los espacios intercelulares. También se buscaron las características celulares espectrales de firmeza basadas en el perfil espectral de las paredes celulares con diferentes métodos de preprocesamiento de imágenes. El estudio encontró que los arándanos más suaves (1.96-3.92 N) tenían formas celulares más irregulares, perdían la adhesión célula a célula, tenían segmentos de pared celular sueltos y redondeados, grandes espacios intercelulares y colores de pared celular más rojos que los arándanos firmes (6.86-8.83 N). Aunque las variaciones de las características de baya a baya (o de imagen a imagen) resultaron ser grandes, el modelo de aprendizaje profundo con características espaciales y espectrales de las células de arándano demostró el potencial para la clasificación de la firmeza de los arándanos con un coeficiente de correlación de Matthew del 73.4% y una precisión del 85% para el conjunto de pruebas.