基于物联网的生物阻抗与热成像联用技术实现水果成熟度无损检测

《International Journal of Vegetable Science》：IoT-enabled bioimpedance and thermal imaging system for non-destructive fruit maturity assessment

本研究针对水果成熟度传统检测方法的破坏性问题，提出了一种集成电阻抗断层成像(EIT)、热成像和生物阻抗分析的物联网智能系统。通过多模态数据融合与MATLAB图形界面控制，实现了对木瓜(96.2%)、西瓜(98.1%)等水果糖度、硬度的精准预测（峰值时间误差±0.5–1.0天），为农业无损检测提供了低成本解决方案。

　　

生物阻抗技术是一种无创成像技术，可通过边界电压和电流测量评估生物组织的内部电特性。本研究开发了一套物联网驱动的自动化系统，将电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography, EIT)与热成像及生物阻抗分析相结合，用于智能农业中的果蔬成熟度评估。该系统采用多阶段工作流程：首先通过热成像进行初筛，接着进行参数化数据转换以提取特征，最后结合生物阻抗实验与算法预测实现精准成熟度判断。依托Wi-Fi/蓝牙的物联网连接确保数据无缝传输，PC端或移动设备可进行实时监控。基于MATLAB的图形用户界面(Graphical User Interface, GUI)统筹控制图像重建、数据分析全过程，使系统具备快速、经济、易用的特点。仿真和仿体验证表明，该系统能有效映射与糖度、硬度等关键成熟度指标相关的阻抗变化，对木瓜（96.2%）、甜瓜（94.8%）、西瓜（98.1%）、苹果（95.5%）的成熟度预测表现出高精度，峰值时间误差仅±0.5–1.0天。该研究为作物成熟度评估提供了一种低成本无损检测方案，有助于提升农产品质量并减少浪费。