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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/14117| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Aplicação de espectroscopia VNIR – SWIR e aprendizado de máquinas para predição da qualidade de grãos de arroz em unidades armazenadoras e indústrias beneficiadoras |
| Autor(es): | Marina Valentini Arf |
| Primeiro orientador: | Paulo Carteri Coradi |
| Resumo: | O arroz (Oryza sativa L.) é um alimento essencial na dieta mundial e sua qualidade físico- química é um fator determinante na cadeia produtiva. O objetivo deste estudo é avaliar a capacidade de predição e caracterização da qualidade físico-química de diferentes tipos de arroz por meio de sensores hiperespectrais e algoritmos de aprendizado de máquina. Foram utilizadas amostras de arroz dos tipos Branco, Preto, Vermelho e Parboilizado, analisadas por espectroscopia hiperespectral (350–2500 nm) e submetidas a Regressão Linear; mod elos tradicionais: Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), Gradient Boosting (GB); e profundos: Redes Neurais Convolucionais (CNN) e Recorrentes (RNN) de aprendizado de máquina. Os dados espectrais e físico-químicos foram explorados com técnicas de análise multivariada (PCA) e validação cruzada com métricas Coeficiente de Correlação (r); Coeficiente de Correlação ao quadrado (r²); Mean Absolute Error (MAE); e Root Mean Square Error (RMSE). Os resultados indicaram que os modelos SVM, RF e GB apresentaram desempenho superior, com r e r² variando entre 0,95 e 1,0 e MAE e RMSE abaixo de 0,2, enquanto os modelos profundos apresentaram desempenho inferior, especialmente em bases de dados com volume moderado. O arroz preto destacou-se por altos teores de proteínas (~9), lipídios (~2) e cinzas(~1,45); o parboilizado apresentou maior teor de fibras (~2,8), enquanto o arroz branco se destacou pelo teor de amido(~73). A espectroscopia hiperespectral demonstrou ser eficaz na diferenciação entre os tipos de arroz, permitindo a seleção de bandas relevantes para sensores otimizados. Conclui-se que o uso de tecnologias não destrutivas integradas com aprendizado de máquina é promissor para o controle de qualidade do arroz no setor industrial, oferecendo rapidez, precisão e sustentabilidade no processo pós-colheita. |
| Abstract: | Rice (Oryza sativa L.) is an essential food in the global diet, and its physicochemical quality is a determining factor in the production chain. The objective of this study is to evaluate the predictive and characterization capacity of the physicochemical quality of different rice types using hyperspectral sensors and machine learning algorithms. Samples of White, Black, Red, and Parboiled rice were analyzed through hyperspectral spectroscopy (350–2500 nm) and subjected to Linear Regression; traditional models such as Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), and Gradient Boosting (GB); and deep learning models, including Convolutional Neural Networks (CNN) and Recurrent Neural Networks (RNN). Spectral and physicochemical data were explored using multivariate analysis techniques (PCA) and cross- validation with the following metrics: Correlation Coefficient (r); Coefficient of Determination (r²); Mean Absolute Error (MAE); and Root Mean Square Error (RMSE). The results indicated that the SVM, RF, and GB models showed superior performance, with r and r² ranging from 0.95 to 1.0 and MAE and RMSE below 0.2, while deep learning models showed lower performance, especially with datasets of moderate size. Black rice stood out for its high levels of protein (~9), lipids (~2), and ash (~1.45); parboiled rice showed a higher fiber content (~2.8), while white rice was characterized by its starch content (~73). Hyperspectral spectroscopy proved to be effective in differentiating rice types, allowing the selection of relevant bands for optimized sensor development. It is concluded that the use of non-destructive technologies integrated with machine learning is promising for quality control in the rice industry, providing speed, accuracy, and sustainability in the post-harvest process. |
| Palavras-chave: | Espectroscopia VNIR – SWIR Aprendizado de máquinas Arroz Indústrias beneficiadoras. |
| 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/123456789/14117 |
| Data do documento: | 2025 |
| Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Agronomia (Campus de Chapadão do Sul) |
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