Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng kỹ thuật học sâu trong đánh giá chất lượng xoài thu hoạch

• Tác giả: Võ Thị Phương
• Người hướng dẫn: TS. Phan Học
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Đánh Giá Chất Lượng Xoài Thu Hoạch Bằng Kỹ Thuật Học Sâu Tại HCMUTE
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.3. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. GIỚI THIỆU
• 2.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Tình hình trong nước
• 2.2.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
• 2.3. CÁC CÁCH PHÂN LOẠI
• 2.3.1. Sử dụng cảm biến màu
• 2.3.2. Phương pháp quét laser
• 2.3.3. Phương pháp phân loại và đánh giá thủ công
• 2.4. TỔNG QUAN VỀ MACHINE VÀ DEEP LEARNING
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 3.1. THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN PHẦN CỨNG THIẾT BỊ
• 3.2. SƠ ĐỒ TỔNG QUAN THUẬT TOÁN HỆ THỐNG
• 3.3. PHÂN LOẠI BỆNH CỦA XOÀI
• 3.4. CHỌN MODEL VÀ IMPORT THƯ VIỆN
• 3.5. BIÊN DỊCH MÔ HÌNH
• 3.6. THIẾT KẾ GIAO DIỆN
• 3.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TRÊN ẢNH VỚI GIAO DIỆN
• 4.2. ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG
• 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. KẾT LUẬN
• 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Xoài là loại trái cây có giá trị kinh tế cao và được ưa chuộng. Tuy nhiên, trong quá trình thu hoạch và phân loại, chất lượng sản phẩm thường bị giảm sút do phương pháp thủ công. Việc áp dụng kỹ thuật học sâu vào đánh giá chất lượng xoài thu hoạch là một giải pháp tiềm năng nhằm nâng cao hiệu quả phân loại và giảm thiểu thiệt hại cho nông dân. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển một mô hình sử dụng học sâu để phân loại các loại xoài đạt chất lượng và bị bệnh, từ đó cải thiện quy trình sản xuất nông sản.

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành công nghiệp chế biến trái cây tại Việt Nam chủ yếu là các doanh nghiệp vừa và nhỏ, chưa có sự tự động hóa trong quy trình phân loại. Điều này dẫn đến việc tiêu tốn nhiều nhân lực và thời gian, đồng thời gây ra sai số trong quá trình phân loại. Việc áp dụng công nghệ nhận diện hình ảnh và học sâu sẽ giúp cải thiện quy trình này, đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí.

II. Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu này dựa trên nền tảng lý thuyết về học sâu và machine learning. Các mô hình như MobileNet được sử dụng để phân loại hình ảnh xoài. Dữ liệu đầu vào bao gồm hình ảnh của xoài bị bệnh và đạt chất lượng. Mô hình được huấn luyện trên nền tảng TensorFlow, cho phép phân loại chính xác các loại bệnh của xoài. Kết quả cho thấy tỷ lệ chính xác đạt khoảng 70-80%, cho thấy tính khả thi của phương pháp này trong việc đánh giá chất lượng nông sản.

2.1 Tổng quan về học sâu

Học sâu là một nhánh của machine learning, sử dụng các mạng nơ-ron để phân tích và nhận diện hình ảnh. Các mô hình như CNN (Convolutional Neural Networks) cho phép máy tính học từ dữ liệu lớn và thực hiện các tác vụ phân loại với độ chính xác cao. Việc áp dụng học sâu trong nông nghiệp, đặc biệt là trong đánh giá chất lượng xoài, mở ra hướng đi mới cho ngành nông sản Việt Nam.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập dữ liệu hình ảnh xoài và áp dụng các thuật toán học sâu để phân loại. Mô hình được xây dựng dựa trên MobileNet, cho phép phân loại nhanh chóng và chính xác. Các bước thực hiện bao gồm thu thập dữ liệu, xử lý hình ảnh, huấn luyện mô hình và kiểm tra kết quả. Kết quả cho thấy mô hình có khả năng phân loại chính xác các loại bệnh của xoài, từ đó giúp nông dân có thể đưa ra quyết định kịp thời trong việc thu hoạch và tiêu thụ sản phẩm.

3.1 Xây dựng mô hình

Mô hình được xây dựng dựa trên nền tảng TensorFlow và sử dụng MobileNet để phân loại hình ảnh. Dữ liệu được thu thập từ các vườn xoài và được phân loại thành các nhóm khác nhau dựa trên chất lượng. Quá trình huấn luyện mô hình diễn ra trong nhiều vòng lặp để tối ưu hóa độ chính xác. Kết quả cho thấy mô hình có thể phân loại chính xác các loại bệnh của xoài, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm trước khi xuất khẩu.

IV. Kết quả và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình có khả năng phân loại chính xác các loại bệnh của xoài với tỷ lệ chính xác từ 70-80%. Việc áp dụng kỹ thuật học sâu không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí và thời gian trong quy trình phân loại. Mô hình này có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành nông nghiệp, đặc biệt là trong việc đánh giá chất lượng nông sản trước khi xuất khẩu.

4.1 Đánh giá hệ thống

Hệ thống được đánh giá dựa trên độ chính xác và tốc độ phân loại. Kết quả cho thấy mô hình hoạt động hiệu quả trong việc phân loại các loại bệnh của xoài. Việc sử dụng học sâu đã chứng minh được tính khả thi trong việc cải thiện quy trình phân loại nông sản, từ đó giúp nông dân nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.

V. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng kỹ thuật học sâu vào đánh giá chất lượng xoài thu hoạch là một giải pháp hiệu quả. Mô hình không chỉ giúp phân loại chính xác các loại bệnh mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm nông sản. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc mở rộng mô hình để áp dụng cho các loại trái cây khác, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam.

5.1 Hướng phát triển

Để nâng cao hiệu quả của mô hình, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các thuật toán học sâu mới, đồng thời mở rộng ứng dụng cho nhiều loại nông sản khác. Việc kết hợp giữa công nghệ và nông nghiệp sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước và quốc tế.