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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11115
Tipo: | Dissertação |
Título: | Classificação de níveis de severidade da mancha de Cercospora em milho por meio de dados hiperespectrais e aprendizagem de máquinas |
Autor(es): | VITOR DE SOUZA COSTA |
Primeiro orientador: | Gustavo de Faria Theodoro |
Resumo: | A diagnose visual de doenças foliares pode ser limitada pela sua sintomatologia e a interação com outros fatores do meio, que dificultam a detecção de sua ocorrência precoce na lavoura. O objetivo deste trabalho foi identificar e classificar diferentes níveis de severidade da mancha de cercospora utilizando modelos de aprendizagem de máquina (AM) buscando o melhor algoritmo e inputs que garantam melhor desempenho. Foram avaliadas folhas sadias e três níveis de severidade da mancha de cercospora em folhas de milho, por meio de um sensor hiperespectral utilizando o espectrorradiômetro FieldSpec 4 Jr. Dos dados espectrais foram extraídas 28 bandas espectrais e foram calculado com os valores espectrais e índices de vegetação. Foram usados três inputs nos modelos de AM: espectro completo (WL), banda espectrais (SB) e índices de vegetação (IVs). Essas configurações foram utilizadas como input dos modelos de aprendizagem de máquina. Após a obtenção dos dados espectrais e a separação em bandas, os dados foram submetidos a análise de aprendizagem de máquina utilizando os algoritmos Redes Neurais Artificiais (ANN), arvore de decisão REPTree (DT) e J48, random forest (RF), máquina de vetor suporte (SVM) e utilizado como método tradicional de classificação regressão logística (RL). Ao comparar a eficácia dos três inputs entre os diferentes modelos, observou-se que para RNA e RF, as bandas espectrais foram o input mais eficaz. Já para os modelos DT, J48 e RL, os melhores resultados foram alcançados utilizando tanto o espectro completo quanto as bandas. No caso do SVM, o modelo mostrou-se mais eficiente ao utilizar WL como input. A aplicação de RL e SVM, dependendo dos recursos espectrais disponíveis, é uma abordagem precisa no monitoramento de cercosporiose em milho. |
Abstract: | Visual diagnosis of leaf diseases can be limited by their etiology and interaction with other environmental factors, which make it difficult to detect their early occurrence in crops. The objective of this study was to identify and classify different levels of severity of cercospora leaf spot using machine learning models, searching for the best algorithm and inputs that guarantee better performance. Healthy leaves and three levels of severity of cercospora leaf spot on corn leaves were evaluated by means of a hyperspectral sensor using the FieldSpec 4 Jr spectroradiometer from Analytical Spectral Devices (Boulder, USA). From the spectral data, 28 spectral bands were extracted and calculated with spectral values and vegetation indices. These configurations were used as input for the machine learning models. After obtaining the spectral data and separating them into bands, the data were subjected to machine learning analysis using the algorithms Artificial Neural Networks (ANN), REPTree decision tree (DT) and J48, random forest (RF), support vector machine (SVM) and used as the traditional classification method logistic regression (RL). When comparing the effectiveness of the three inputs between the different models, it was observed that for ANN and RF, the spectral bands were the most effective input. For the DT, J48 and RL models, the best results were achieved with SB or WL. In the case of SVM, the model proved to be more efficient when using the full spectrum (WL). The application of RL and SVM, depending on the available spectral resources, is a practical and accurate approach in monitoring cercospora in corn. |
Palavras-chave: | Severidade, Cercospora, milho, hiperespectrais, aprendizagem de máquinas. |
País: | Brasil |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11115 |
Data do documento: | 2024 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Agronomia (Campus de Chapadão do Sul) |
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