{"id":164,"date":"2026-04-17T11:55:00","date_gmt":"2026-04-17T16:55:00","guid":{"rendered":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/?page_id=164"},"modified":"2026-04-17T11:57:21","modified_gmt":"2026-04-17T16:57:21","slug":"clasificacion-automatica-de-estados-de-madurez-de-frutas-utilizando-hsi-y-cnns","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/clasificacion-automatica-de-estados-de-madurez-de-frutas-utilizando-hsi-y-cnns\/","title":{"rendered":"Clasificaci\u00f3n autom\u00e1tica de estados de madurez de frutas utilizando HSI y CNNs"},"content":{"rendered":"\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-9d6595d7 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<h2 class=\"wp-block-heading has-text-align-center has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-240b3e29a54e3488b6e968918fe438f5\"><strong>Autores<\/strong>:<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-774dd14a2e9498c921479d3f4144f006\">Yeison Stiven Jim\u00e9nez Mej\u00eda, Germ\u00e1n Andr\u00e9s Holgu\u00edn Londo\u00f1o<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\"><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<h1 class=\"wp-block-heading has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-ad50cd65d6c6333d549ac7ca33df6254\"><strong>Problema<\/strong><\/h1>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-4397de9d67d44cb84e225bb6a42c48ad\">Con el crecimiento de la poblaci\u00f3n a nivel mundial y la pandemia del COVID-19, varios sectores se vieron afectados, en especial la agricultura y las industrias de alimentos. Consecuentemente, esto est\u00e1 ligado a la escasez de tierras disponibles para la agricultura y al desperdicio de alimentos a nivel global, lo cual representa una amenaza para la seguridad alimentaria y nutricional de los individuos. Por esto, se precisa aplicar metodolog\u00edas que contribuyan a mitigar esta problem\u00e1tica y que salvaguarden la calidad de vida de las personas desde el punto de vista alimenticio. Por lo tanto, conocer el estado de maduraci\u00f3n \u00f3ptimo de las frutas es un desaf\u00edo para la agricultura, la agroindustria y las comercializadoras de alimentos, entre otros campos. Este aspecto es clave para preservar la calidad de los productos alimenticios, conservando su frescura, dulzura y sabor adecuados para el consumidor.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-3fd5aaed372eb8046af4a288c8ff540a\">En consecuencia, se propone un sistema de visi\u00f3n por computadora capaz de determinar los estados de madurez de tres frutas climat\u00e9ricas (es decir, cuyo proceso de maduraci\u00f3n contin\u00faa despu\u00e9s de ser cosechadas) mediante im\u00e1genes hiperespectrales (HSI) y redes neuronales convolucionales (CNN). Esto permitir\u00e1 la toma de decisiones en cuanto a los procesos log\u00edsticos y de mercado (almacenamiento, distribuci\u00f3n, comercializaci\u00f3n y consumo de productos alimenticios). De este modo, se plantea una clasificaci\u00f3n autom\u00e1tica de los estados de madurez de frutas aplicando m\u00e9todos no destructivos.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-9d6595d7 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\"><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignright size-medium\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"169\" height=\"300\" src=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/fig1frutas-1-169x300.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-167\" srcset=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/fig1frutas-1-169x300.png 169w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/fig1frutas-1.png 319w\" sizes=\"auto, (max-width: 169px) 100vw, 169px\" \/><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\"><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignleft size-medium\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"168\" height=\"300\" src=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/fig1frutasb-1-168x300.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-168\" srcset=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/fig1frutasb-1-168x300.png 168w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/fig1frutasb-1.png 321w\" sizes=\"auto, (max-width: 168px) 100vw, 168px\" \/><\/figure>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-center has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-f9b3bc53daa71e2e26a155098fdfdea2\">Figura 1. Im\u00e1genes hiperespectrales de dos frutas climat\u00e9ricas: Aguacate y Papaya.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-e59db135a866c4ee50dc2d6b2b0eb793\"><strong>Base de datos<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-46929d1083cd0ba8d33b2df1f9e0d46f\">Para entrenar el sistema, se utiliz\u00f3 una base de datos de HSI construida por Leon Varga et al., [1], en el a\u00f1o 2021, utilizando tres c\u00e1maras hiperespectrales diferentes, dos para la regi\u00f3n visible (VIS) y otra para la regi\u00f3n infrarroja cercana (NIR) del espectro electromagn\u00e9tico. Dicha base de datos se comparti\u00f3 de manera p\u00fablica en el siguiente enlace&nbsp;<a href=\"https:\/\/github.com\/cogsys-tuebingen\/deephs_fruit%5C#data-set-v2\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">dataset<\/a>. Donde, los conjuntos de im\u00e1genes se encuentran as\u00ed:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-b53e12a39da94621127b904be5c7eadc\">Aguacate: 1038 HSI en las regiones VIS y NIR del espectro electromagn\u00e9tico.<\/li>\n\n\n\n<li class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-c2180bb3e4e18da289aa4ab05b5f0126\">Kiwi: 1522 HSI en las regiones VIS y NIR del espectro electromagn\u00e9tico.<\/li>\n\n\n\n<li class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-bb7f9326c20a79d63dd9962b46ebd818\">Papaya: 550 HSI en la regi\u00f3n VIS del espectro electromagn\u00e9tico.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-9d6595d7 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\"><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"480\" height=\"839\" src=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas2a.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-169\" srcset=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas2a.png 480w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas2a-172x300.png 172w\" sizes=\"auto, (max-width: 480px) 100vw, 480px\" \/><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\"><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"480\" height=\"839\" src=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas-2b.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-170\" srcset=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas-2b.png 480w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas-2b-172x300.png 172w\" sizes=\"auto, (max-width: 480px) 100vw, 480px\" \/><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\"><div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"480\" height=\"839\" src=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas2c.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-171\" srcset=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas2c.png 480w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas2c-172x300.png 172w\" sizes=\"auto, (max-width: 480px) 100vw, 480px\" \/><\/figure>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-center has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-6cdfdeb59c626d7b4b58af37d6d59f1f\">Figura 2. Banda 200 de tres im\u00e1genes hiperespectrales del dataset<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-cec978a6f86cd5521cb93ba229a685cb\">Las im\u00e1genes contenidas en la base de datos tienen tres etiquetas de clase: maduro, inmaduro y sobre maduro; las cuales se utilizan para la clasificaci\u00f3n de los estados de madurez.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-3ddda2e640d6aee28b24aa63d26ceb8c\"><strong>Etiquetado<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-5fca03ee49fb2f47f9b6e04d3aac9701\">Para llevar a cabo la clasificaci\u00f3n autom\u00e1tica de los estados de madurez de las frutas, se utiliza el framework PyTorch de Python y el sistema operativo Linux (Ubuntu), donde se establecen los algoritmos de aprendizaje profundo. El algoritmo aplicado, en este caso, CNN, se realiza con tres arquitecturas diferentes: AlexNet, ResNet50 y una arquitectura propuesta (HSI-ConvNet).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-c4a5003e1b028639db683e5a00ee199d\">Para el entrenamiento se consider\u00f3 un tama\u00f1o del lote de 16, con una tasa de aprendizaje inicial de 1&#215;10\u207b\u00b2,&nbsp; presentando una tasa de decaimiento de 0.1 cada 30 \u00e9pocas. Adem\u00e1s, se utiliz\u00f3 el optimizador Adam en un primer entrenamiento y luego se aplic\u00f3 el optimizador RAdam (Adam rectificado) en un entrenamiento posterior, con el fin de comparar los resultados al implementar ambos optimizadores.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-d75f481eec7f70c388fcb7b25c6cd9f7\"><strong>Estructura Propuesta<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-607d307c52318341e97711f63cf9da3f\">El modelo propuesto consiste en una red neuronal convolucional (CNN) para procesar las im\u00e1genes hiperespectrales. Este modelo cuenta con una capa convolucional de entrada y tres etapas constituidas cada una por 4 bloques residuales que se encargan de extraer las caracter\u00edsticas de las HSI, y el n\u00famero de canales de salida incrementa progresivamente al avanzar entre capas (64, 128, 256). Esta CNN cuenta con cerca de 3.5M de par\u00e1metros.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"775\" height=\"464\" src=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas3.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-172\" srcset=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas3.png 775w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas3-300x180.png 300w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/frutas3-768x460.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 775px) 100vw, 775px\" \/><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-center has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-b1c105abf9c10bd66eadb67c4247a873\">Figura 3.\u00a0 CNN propuesta para clasificar los estados de maduraci\u00f3n de las frutas utilizando HSI.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-967c47d75e171de222607edc58964a38\"><strong>Capa de entrada:<\/strong>\u00a0tama\u00f1o del kernel (7&#215;7), stride de 4 y padding de 1.<\/li>\n\n\n\n<li class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-7b20cb50a145f8ac3e6cc54124689dbf\"><strong>Bloques residuales:<\/strong>\u00a0kernel de (3&#215;3), stride de 2 y decrece entre capas a 1, padding de 1.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-9662f4ef4cae0a1be119e479a9e91c12\"><strong>Resultados<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-1e5cf4985cd88f0536d18fcf8ce9bca9\">La CNN propuesta mostr\u00f3 resultados prometedores en la clasificaci\u00f3n, presentando una exactitud del 88.89% y del 100% para la fruta papaya. Por otra parte, la arquitectura AlexNet obtuvo resultados inferiores al 50% de exactitud, posiblemente por problemas de sobreajuste, ya que esta red cuenta con cerca de 60M de par\u00e1metros. Adicionalmente, la arquitectura ResNet50 compite con la arquitectura propuesta (HSI-ConvNet). Esto significa, que el sistema cuenta con potencial para ser aplicado a la clasificaci\u00f3n de estados madurez de frutas en el campo de la agroindustria.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"662\" height=\"426\" src=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/tablafrutas.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-173\" srcset=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/tablafrutas.png 662w, https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/files\/2026\/04\/tablafrutas-300x193.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 662px) 100vw, 662px\" \/><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-center has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-a1cde78acce1a420f775db46a9c11c0c\">Tabla 1. Resultados de la clasificaci\u00f3n obtenidos con las tres arquitecturas de CNN.\u00a0\u00a0<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-f90645ed65ed00dbb0a186042f051aed\"><strong>Referencias<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-fdeb769821e6b6094ac9c1d7434ab5c3\">[1] L. A. Varga, J. Makowski, and A. Zell, \u201cMeasuring the ripeness of fruit with hyperspectral imaging and deep learning,\u201d in 2021 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), pp. 1\u20138, 2021.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-c3b08c368fd108225435060b75217471\"><strong>Bibtex<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<pre class=\"wp-block-code has-black-color has-text-color has-link-color wp-elements-2012b24638fea6b6c9f4b2d2bacacaec\"><code>@article{jimenezYeison2023,\n\n  title={Clasificaci{\\'o}n autom{\\'a}tica de estados de madurez de frutas utilizando im{\\'a}genes hiperspectrales y redes neuronales convolucionales profundas},\n\n  author={Jim{\\'e}nez, Yeison}\n\n  year={2023},\n\n  school={Universidad Tecnol{\\'o}gica de Pereira}\n\n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n<p><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Autores: Yeison Stiven Jim\u00e9nez Mej\u00eda, Germ\u00e1n Andr\u00e9s Holgu\u00edn Londo\u00f1o Problema Con el crecimiento de la poblaci\u00f3n a nivel mundial y la pandemia del COVID-19, varios sectores se vieron afectados, en&hellip;<\/p>\n<p class=\"more-link\"><a href=\"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/clasificacion-automatica-de-estados-de-madurez-de-frutas-utilizando-hsi-y-cnns\/\" class=\"themebutton2\">Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1980,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-164","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/164","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1980"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=164"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/164\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":178,"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/164\/revisions\/178"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/academia.utp.edu.co\/ia-e-industria\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=164"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}