Ứng Dụng Thị Giác Máy Tính AI và Thiết Bị Quét IoT Trong Giám Định & Phân Loại Chất Lượng Lúa Gạo

Trong chuỗi giá trị lúa gạo Việt Nam, công đoạn kiểm định phẩm cấp lúa tươi tại cổng thu mua và kiểm tra chất lượng gạo xát thành phẩm trước khi xuất cảng lâu nay vẫn phụ thuộc vào phương pháp thủ công. Chuyên viên KCS phải đếm và nhặt từng hạt gạo bằng nhíp thủ công trên một đĩa mẫu 50g, mất từ 25 đến 30 phút cho mỗi mẫu.

Phương pháp này bộc lộ những hạn chế nghiêm trọng: mang nặng tính cảm quan chủ quan, sai số lớn do mỏi mắt, không thể kiểm tra số lượng mẫu lớn trong mùa thu hoạch cao điểm và thường xuyên châm ngòi cho các vụ tranh chấp định giá thu mua giữa nông dân, thương lái và nhà máy xay xát.

Khối R&D Gạo Việt AgTech đã thiết kế hệ thống GV GrainScan gồm 2 thành phần tích hợp chặt chẽ: (1) Thiết bị quét quang học IoT bàn phẳng với khay chống phản xạ ánh sáng, hệ thống đèn LED đa phổ đồng trục và camera cảm biến công nghiệp độ phân giải cao 4K; (2) Lớp xử lý AI nhúng biên sử dụng mô hình Grain Instance Segmentation được tối ưu hóa bằng TensorRT.

Khi đưa khay chứa khoảng 1.500 - 3.000 hạt gạo vào máy, hệ thống tự động chụp ảnh đa hướng, tách biệt từng hạt gạo riêng lẻ khỏi nền và cô lập đường biên vi thể của từng hạt với độ chính xác đến 0.05 mm.

Mô hình phân loại đa nhãn (Multi-label Grain Classifier) của Gạo Việt Holdings được huấn luyện trên tập dữ liệu hơn 2.5 triệu hạt gạo mẫu được gán nhãn bởi các giám định viên quốc tế. Thuật toán tự động phân loại chính xác 8 nhóm chỉ tiêu chất lượng:

• Tỷ lệ hạt nguyên (Head Rice) vs Tỷ lệ tấm lớn, tấm nhỏ (Broken Kernels). • Tỷ lệ hạt bạc phấn (Chalky Kernels) phân biệt giữa bạc phấn lưng, bụng và toàn phần. • Tỷ lệ hạt vàng do nhiệt sấy (Yellow Kernels), hạt hư hại sâu mọt/nấm (Damaged Kernels). • Tỷ lệ hạt sọc đỏ (Red / Red-streaked Kernels), hạt xanh non (Immature Kernels) và hạt cỏ / thóc lẫn.

Một bước đột phá lớn của Gạo Việt Holdings là khả năng giám định độ thuần chủng giống ngay từ hạt lúa tươi chưa bóc vỏ (Paddy Rice). Bằng cách khai thác mô hình học sâu phân tích vân phôi, độ cong mày lúa và tỷ lệ kích thước hình thái học, hệ thống nhận diện chính xác các giống lúa đặc sản như ST24, ST25, Đài Thơm 8, Jasmine 85, Nàng Hoa 9, OM5451.

Hệ thống tính toán ngay lập tức tỷ lệ độ thuần giống lúa (ví dụ: Lô lúa ST25 đạt độ thuần 98.2%, có 1.8% lẫn giống lúa cỏ) trong 2-3 phút, giúp nhà máy phát hiện ngay tại cổng tiếp nhận các lô hàng bị pha trộn giống chất lượng thấp trước khi cho vào lò sấy.

Hệ thống GV GrainScan đã được triển khai thử nghiệm thực tế tại các cụm nhà máy xay xát quy mô lớn ở An Giang, Cần Thơ và Đồng Tháp. Kết quả ghi nhận:

• Tốc độ xử lý mẫu tăng gấp 15 lần so với phương pháp thủ công, đáp ứng giải tỏa tắc nghẽn cho hơn 60 xe tải lúa tươi mỗi ngày trong cao điểm thu hoạch vụ Đông Xuân. • Độ chính xác đo lường tỷ lệ tấm và bạc phấn đạt tương quan R² = 0.985 so với kết quả kiểm nghiệm phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO 17025. • Tăng 1.8% tỷ lệ thu hồi gạo nguyên nhờ dữ liệu phân tích kịp thời để điều chỉnh cối xát, tiết kiệm hàng trăm triệu đồng chi phí hao hụt cho mỗi 10.000 tấn lúa chế biến.