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Tipo: Dissertação
Título: Aplicação da espectroscopia do infravermelho próximo e sensor hiperespectral combinados com aprendizado de máquina para classificação da qualidade do arroz branco, parboilizado, preto e vermelho
Autor(es): JULIANO LUCAS CARDOSO JESUS
Primeiro orientador: Paulo Carteri Coradi
Resumo: O arroz é um dos essenciais cereais mais consumido no mundo, a qualidade do cereal é avaliada no recebimento e na expedição dos lotes nas unidades armazenadores e beneficiadoras, pela classificação física e tipificação. Entretanto, o método de classificação física tradicional é realizado de forma visual, enquanto a avaliação é subjetiva e imprecisa, sendo este um processo demorado. O objetivo deste estudo foi avaliar a utilização da espectroscopia do infravermelho próximo e sensor hiperespectral combinados com o aprendizado de máquina para determinar as propriedades físico-químicas e a classificação da qualidade do arroz branco, parboilizado, preto e vermelho. No Laboratório de Pós-Colheita (LAPOS) da Universidade Federal de Santa Marias, as amostras de arroz branco, parboilizado, preto e vermelho foram classificadas conforme a Instrução Normativa para determinar os defeitos físicos. Foram produzidas amostras com os percentuais de defeitos de 2kg cada que, posteriormente, foram divididas em 100 subamostras de 20g cada. Foram avaliadas a espectroscopia de infravermelho próximo, variáveis espectrais, análises multivariáveis e aprendizado de máquina. As análises de correlações de Pearson demonstram interações significativas entre as propriedades nutricionais do arroz. A análise de componentes principais descriminou as características físico-químicas do arroz, determinando os padrões nutricionais distintos com destaque ao alto valor nutricional do arroz preto em relação ao perfil amiláceo do arroz branco. As assinaturas hiperespectrais revelaram diferenças para os tipos de arroz e para cada arroz processado em função da composição físico-química. A combinação entre espectroscopia do infravermelho próximo e sensor hiperespectral e os algoritmos de aprendizado de máquina alcançaram maior precisão para todas as métricas de acurácia, sendo os modelos J48, SL, RF e SVM que obtiveram maior eficiência para classificação da qualidade do arroz, podendo constituir-se como um novo método para avaliação de lotes de grãos de arroz em unidades armazenadoras e beneficiadoras.
Abstract: Rice is one of the most consumed essential cereals in the world. The quality of the cereal is assessed upon receipt and shipment of batches at storage and processing units, through physical classification and typing. However, the traditional physical classification method is performed visually, while the assessment is subjective and imprecise, and this is a time-consuming process. The objective of this study was to evaluate the use of near-infrared spectroscopy and hyperspectral sensor combined with machine learning to determine the physicochemical properties and quality classification of white, parboiled, black and red rice. At the Post-Harvest Laboratory (LAPOS) of the Federal University of Santa Marias, samples of white, parboiled, black and red rice were classified according to the Normative Instruction to determine physical defects. Samples with the percentage of defects of 2 kg each were produced and subsequently divided into 100 subsamples of 20 g each. Near-infrared spectroscopy, spectral variables, multivariate analysis and machine learning were evaluated. Pearson correlation analyses demonstrated significant interactions between the nutritional properties of rice. Principal component analysis discriminated the physicochemical characteristics of rice, determining distinct nutritional patterns, highlighting the high nutritional value of black rice in relation to the starchy profile of white rice. Hyperspectral signatures revealed differences for the types of rice and for each processed rice according to the physicochemical composition. The combination of near-infrared spectroscopy and hyperspectral sensor and machine learning algorithms achieved greater precision for all accuracy metrics, with the J48, SL, RF and SVM models achieving greater efficiency for classifying rice quality, and may constitute a new method for evaluating batches of rice grains in storage and processing units.
Palavras-chave: Infravermelho próximo, sensor hiperespectral, aprendizado, qualidade do arroz.
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/123456789/11565
Data do documento: 2025
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Agronomia (Campus de Chapadão do Sul)

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