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Sementes de milho popped kernel e furadas: armazenabilidade e classificação de defeitos por meio de algoritmos de aprendizado de máquina

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Arquivo retido a pedido da autoria, até maio de 2027.

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Universidade Federal de Lavras

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Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)

Departamento

Departamento de Agricultura

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitotecnia

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Bayer

Tipo de impacto

Tecnológico
Econômicos

Áreas Temáticas da Extenção

Tecnologia e produção

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura

Dados abertos

Resumo

O milho é uma das culturas mais produzidas no mundo, de grande relevância econômica e alimentar. A matéria prima semente, é responsável por transferir os avanços do melhoramento genético, garantindo sob manejo adequado, altas produtividades. Sua qualidade integra os atributos físicos, fisiológicos, genéticos e sanitários, base do potencial produtivo da cultura. No entanto, estresses bióticos e abióticos podem reduzir sua qualidade, favorecendo o surgimento de sementes com defeitos do tipo popped kernel (PK) e furadas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica de sementes de milho com defeitos tipo furado e popped kernel ao longo do armazenamento, além de avaliar a capacidade de classificação desses defeitos utilizando algoritmos de aprendizado de máquina supervisionado. Amostras contendo cinco níveis de presença de sementes com defeitos (0%, 2,5%, 7,5%, 15% e 25%), foram armazenadas sob condições ambientais. Avaliações de qualidade fisiológica foram realizadas no início e a cada três meses, até completar nove meses para sementes PK e 12 meses para amostras com defeito furado. Imagens de sementes danificadas e sadias, foram capturadas, e após o processamento, quatro modelos de aprendizado supervisionado e o sistema GroundEye, foram utilizados para classificação. Observou-se que proporções superiores 2,5% de sementes furadas e 7,5% para sementes PK comprometem a germinação e o vigor após 3 e 6 meses de armazenamento, respectivamente. Os modelos MLP (Multi-Layer Perceptron) e SVM (Support Vector Machine) destacaram-se pelo melhor desempenho com acurácias acima de 82% para amostras com presença de sementes furadas e de 96% na previsão de sementes PK, respectivamente. Por outro lado, o sistema GroundEye, utilizando um número reduzido de variáveis selecionadas pelo método de Kruskal-Wallis, demonstrou boa capacidade de classificação, com acurácia de 98%. Níveis de tolerância de presença de sementes danificadas foram determinados para cada defeito sem prejudicar o potencial fisiológico das sementes. Metodologias baseadas em imagens, podem auxiliar as análises laboratoriais, com resultados precisos e com redução da subjetividade.

Abstract

Corn is one of the most widely produced crops in the world, with great economic and nutritional importance. The seed, as a raw material, is responsible for transferring the advances of genetic improvement, guaranteeing high yields under proper management. Its quality integrates physical, physiological, genetic, and sanitary attributes, forming the basis of the crop's productive potential. However, biotic and abiotic stresses can reduce their quality, favoring the emergence of defective seeds such as popped kernel (PK) and perforated seeds. The objective of this study was to evaluate the physiological quality of corn seeds with PK and perforated defects during storage, as well as to assess the ability to classify these defects using supervised machine learning algorithms. Samples containing five defect ratios (0%, 2,5%, 7,5%, 15% e 25%) were stored under ambient conditions. Physiological quality assessments were performed at baseline and every three months, up to nine months for PK seeds and 12 months for samples with a perforated defect. Images of defective and healthy seeds were captured, and after processing, four supervised learning models and the GroundEye system were used for classification. It was observed that proportions higher than 2.5% for perforated seeds and 7.5% for PK seeds compromise germination and vigor after 3 and 6 months of storage, respectively. The MLP (Multi-Layer Perceptron) and SVM (Support Vector Machine) models demonstrated accuracies above 82% for samples containing perforated seeds and 96% for the prediction of PK seeds, respectively. On the other hand, the GroundEye system, using a reduced number of variables selected by the Kruskal–Wallis method, demonstrated good classification performance, with an accuracy of 98%. Tolerance levels for the presence of defective seeds were determined for each defect without compromising the physiological potential of the seeds. Image-based methodologies can assist laboratory analyses, providing accurate results and reducing subjectivity.

Descrição

Área de concentração

Produção vegetal

Agência de desenvolvimento

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Objetivo

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DOI

Citação

BRICEÑO PINZON, Ivan David. Sementes de milho popped kernel e furadas: armazenabilidade e classificação de defeitos por meio de algoritmos de aprendizado de máquina. 2026. 134 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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