dissertação

Estimativa do índice relativo de clorofila em folhas do cafeeiro por meio de imagens digitais e ferramentas quimiométricas

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ODS 13: Ação contra a mudança global do clima
ODS 8: Trabalho decente e crescimento econômico
ODS 17: Parcerias e meios de implementação

Dados abertos

Não

Resumo

O café figura entre as culturas de maior relevância econômica no Brasil. A elevada exigência nutricional do cafeeiro, especialmente em relação ao nitrogênio, torna essencial o monitoramento contínuo do estado nutricional das plantas, uma vez que deficiências impactam diretamente a produtividade e a qualidade dos grãos. Nesse contexto, a clorofila destaca-se como importante indicador da saúde foliar e da eficiência no uso de nitrogênio. Métodos convencionais de avaliação, entretanto, podem apresentar custos elevados ou limitações operacionais em condições de campo. Assim, o uso de imagens digitais e parâmetros colorimétricos tem ganhado destaque na agricultura de precisão. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e validar modelos para a predição do índice relativo de clorofila (IRC) em folhas de cafeeiro (Coffea arabica L.) a partir de imagens digitais adquiridas com smartphones. As imagens foram adquiridas em condições reais de campo, com e sem flash, utilizando diferentes modelos de smartphones. Como valores de referência, foram realizadas medições de IRC com um clorofilômetro comercial. A partir das imagens, foram extraídos descritores colorimétricos e índices derivados dos canais RGB, utilizados na construção de modelos quimiométricos baseados em regressão linear múltipla (MLR), regressão por mínimos quadrados parciais (PLS) e máquina de vetores de suporte com mínimos quadrados (LS-SVM). Os resultados indicaram desempenho superior dos modelos LS-SVM em relação aos modelos lineares, com maiores coeficientes de determinação (R²) e menores valores de erro quadrático médio (RMSE) tanto na calibração quanto na validação. O melhor resultado foi observado para a clorofila b com uso do flash, com R² = 0,827, RMSE = 5,374 e r2m = 0,691 para grupo teste. Os modelos MLR apresentaram desempenho inferior, evidenciando limitações na modelagem das relações entre os descritores de imagem e o IRC. A metodologia proposta busca oferecer uma alternativa acessível e não destrutiva para o manejo nutricional do cafeeiro, com potencial aplicação em condições de campo e benefício a pequenos produtores. Palavras-chave: Imagens digitais; Folhas de plantas; Clorofila; Clorofilômetro; Quimiometria

Abstract

Coffee is among the crops of greatest economic relevance in Brazil. The high nutritional demand of coffee plants, particularly regarding nitrogen, makes continuous monitoring of plant nutritional status essential, since deficiencies directly impact yield and bean quality. In this context, chlorophyll stands out as an important indicator of leaf health and nitrogen use efficiency. Conventional evaluation methods, however, may involve high costs or operational limitations under field conditions. Therefore, the use of digital images and colorimetric parameters has gained prominence in precision agriculture. This study aimed to develop and validate models for predicting the relative chlorophyll index (RCI) in coffee leaves (Coffea arabica L.) using digital images acquired with smartphones. The images were obtained under real field conditions, with and without flash, using different smartphone models. As reference values, RCI measurements were performed using a commercial chlorophyll meter. From the images, colorimetric descriptors and indices derived from RGB channels were extracted and used to build chemometric models based on multiple linear regression (MLR), partial least squares regression (PLS), and least squares support vector machines (LS-SVM). The results indicated superior performance of the LS-SVM models compared to linear models, with higher coefficients of determination (R²) and lower root mean square error (RMSE) values in both calibration and validation. The best performance for set was observed for chlorophyll b using flash, with R² = 0.827, RMSE = 5.374, and r²m = 0.691 for the test set. The MLR models showed inferior performance, highlighting limitations in modeling the relationships between image descriptors and RCI. The proposed methodology offers a promising, accessible, and non-destructive alternative for nutritional management of coffee plants, with potential application under field conditions and benefits for small-scale producers. Keywords: Digital images; Plant leaves; Chlorophyll; Chlorophyllmeter; Chemometrics

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Química/Bioquímica

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BEM, Mikaela Martins de. Estimativa do índice relativo de clorofila em folhas do cafeeiro por meio de imagens digitais e ferramentas quimiométricas. 2026. 75 p. Dissertação (Mestrado Acadêmico) - Universidade Federal de Lavras, 2026.

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