پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

به کارگیری روش جنگل تصادفی در راستای تعیین میزان قند، اسیدیته و سختی گیلاس با بهره مندی از تکنیک طیف سنجی (Vis-NIR)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه محقق اردبیلی- گروه مهندسی بیوسیستم- دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی- دانشگاه محقق اردبیلی- اردبیل- ایران
2 'گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل-ایران
10.22034/jrmam.2025.14719.700
چکیده
این مطالعه به بررسی کاربرد الگوریتم جنگل تصادفی در رابطه با تکنیک‌های طیف‌سنجی، به‌ویژه طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک مرئی (Vis-NIR)، برای پیش‌بینی ویژگی‌های کیفیت کلیدی گیلاس می‌پردازد. هدف این مقاله ارایه یک روش قابل اعتماد و کارآمد برای ارزیابی غیر مخرب محتوای قند، اسیدیته و سختی، عوامل مهم تعیین کننده کیفیت گیلاس و پذیرش مصرف کننده، می باشد. در این مطالعه ۲۰۰ نمونه تصادفی از محصول گیلاس تهیه شد. داده های طیفی به دست آمدند. در ادامه داده‌های طیفی به‌دست‌آمده از طیف‌سنجی Vis-NIR توسط روش Relief مورد ارزیابی قرار گرفته و برای هر کدام از مقادیر متغیرهای وابسته (مقادیر قند، اسیدیته و سفتی)، پنج طول موج موثر به طور جداگانه انتخاب شدند. در ادامه طول موج های موثر انتخاب شده به‌عنوان ویژگی‌های ورودی برای مدل جنگل تصادفی، که بر روی مجموعه داده‌ای شامل نمونه‌هایی با محتوای قند، سطوح اسیدیته و اندازه‌گیری‌های سختی شناخته شده آموزش داده می‌شود، استفاده شدند. عملکرد مدل از نظر دقت پیش‌بینی و استحکام از طریق اعتبارسنجی متقابل و آزمایش مستقل ارزیابی با به کارگیری میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب همبستگی (CC) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان‌دهنده اثربخشی الگوریتم جنگل تصادفی در پیش‌بینی دقیق محتوای قند، اسیدیته و سختی گیلاس بر اساس اطلاعات طیفی است. رویکرد پیشنهادی یک راه حل سریع، غیر مخرب و مقرون به صرفه برای ارزیابی کیفیت در صنعت گیلاس ارائه می‌کند و تولیدکنندگان و ذینفعان را قادر می‌سازد تا تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد برداشت، مرتب‌سازی و فرآیندهای پس از برداشت بگیرند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Applying the Radom Forest method to determine the amount of sugar, acidity and hardness of cherries with the benefit of spectroscopic technique (Vis-NIR)

نویسندگان English

Gholamhossein Shahgholi 1
Sina Feizolahzadeh Ardabili 2
1 Department of Biosystems Engineering,, Faculty of agriculture and natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Department of Biosystems Engineering, Faculty of agriculture anf natural resurces, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده English

This study investigates the application of random forest algorithm in relation to spectroscopic techniques, especially Vis-NIR (Vis-NIR) spectroscopy, to predict key quality characteristics of cherries. The aim of this article is to provide a reliable and efficient method for non-destructive evaluation of sugar content, acidity and hardness which are important factors determining cherry quality and consumer acceptance. In this study, 200 random samples of cherry products were prepared. Spectral data were obtained. The spectral data obtained from Vis-NIR spectroscopy were evaluated by the Relief method, and five effective wavelengths were selected separately for each of the values of the dependent variables of sugar, acidity, and hardness values. The selected effective wavelengths were then used as input features for a random forest model, which was trained on a dataset containing samples with known sugar content, acidity levels, and hardness measurements. The performance of the model was evaluated in terms of prediction accuracy and robustness through cross-validation and independent testing using root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (CC). The results showed that the effectiveness of the random forest algorithm in accurately predicting the sugar content, acidity and hardness of cherries based on spectral information. The proposed approach provides a rapid, non-destructive and cost-effective solution for quality assessment in the cherry industry and enables producers and stakeholders to make informed decisions about harvesting, sorting and post-harvest processes.

کلیدواژه‌ها English

spectroscopy
cherry
non-destructive testing
feature selection
random forest