dissertação
Identificação de ferrugem, cercospora e bicho-mineiro em folhas de cafeeiro por meio de técnicas de inteligência artificial
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Universidade Federal de Lavras
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Escola de Engenharia (EENG)
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Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós Graduação em Engenharia de Sistemas e Automação
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Consórcio Pesquisa Café
Consórcio Pesquisa Café
Tipo de impacto
Tecnológico
Áreas Temáticas da Extensão
Tecnologia e produção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
Dados abertos
Resumo
Eventos fitossanitários em folhas de cafeeiro figuram entre os principais desafios da cafeicultura, especialmente a ferrugem-do-cafeeiro, a cercosporiose e o bicho-mineiro, responsáveis por provocar desfolha precoce, redução da área fotossintética e consequente queda na produtividade. Os métodos tradicionais de diagnóstico baseados em inspeção visual apresentam limitações relacionadas à subjetividade, ao tempo de análise e à necessidade de especialistas, comprometendo a eficiência do monitoramento das lavouras. Diante desse cenário, este trabalho propõe o desenvolvimento e a avaliação de modelos para classificação automática de doenças foliares do cafeeiro empregando técnicas de visão computacional e aprendizado de máquina. São investigadas arquiteturas consolidadas de redes neurais convolucionais, como ResNet, DenseNet e EfficientNet, com a finalidade de identificar aquelas capazes de diferenciar, com maior precisão, folhas sadias daquelas afetadas por ferrugem, cercosporiose ou bicho-mineiro. Adicionalmente, são aplicadas as técnicas de Análise de Componentes Principais (PCA) e Minimally Random Convolutional Kernel Transform (MiniRocket) para redução de dimensionalidade e otimização do processamento, possibilitando o uso de classificadores tradicionais, como SVM e Random Forest, e promovendo soluções mais leves do ponto de vista computacional. A avaliação dos modelos é conduzida por meio de métricas como accuracy, precision, recall e F1-score, além da análise do impacto de carbono e do tempo de processamento associado ao treinamento e à inferência, buscando promover abordagens de inteligência artificial mais parcimoniosas e sustentáveis no contexto da agricultura digital. Os resultados obtidos indicam bom desempenho dos modelos (accuracy variando de 0.7311 à 0.9750, precision variando de 0.7453 à 0.9751, recall 0.7410 à 0.9751 e f1-score variando de 0.7323 à 0.9784 entre treinamento e validação final, respectivamente) em condições controladas, embora persistam desafios significativos quando aplicados a cenários reais de campo
Abstract
Phytosanitary events affecting coffee leaves are among the main challenges in coffee production, especially coffee leaf rust, cercospora leaf spot, and the coffee leaf miner, which cause premature defoliation, reduction of the photosynthetic area, and consequently decreased productivity. Traditional diagnostic methods based on visual inspection present limitations related to subjectivity, analysis time, and the need for specialists, compromising the efficiency of crop monitoring. In this context, this study proposes the development and evaluation of models for the automatic classification of coffee leaf diseases using computer vision and machine learning techniques. Established convolutional neural network architectures, such as ResNet, DenseNet, and EfficientNet, are investigated in order to identify those capable of more accurately distinguishing healthy leaves from those affected by rust, cercospora, or leaf miner. Additionally, Principal Component Analysis (PCA) and the Minimally Random Convolutional Kernel Transform (MiniRocket) are applied for dimensionality reduction and processing optimization, enabling the use of traditional classifiers such as Support Vector Machines (SVM) and Random Forest, and promoting computationally lighter solutions. Model evaluation is conducted using metrics such as accuracy, precision, recall, and F1-score, along with an analysis of carbon impact and processing time associated with training and inference, aiming to promote more parsimonious and sustainable artificial intelligence approaches within the context of digital agriculture. The results indicate good model performance (accuracy ranging from 0.7311 to 0.9750, precision from 0.7453 to 0.9751, recall from 0.7410 to 0.9751, and F1-score from 0.7323 to 0.9784 between training and final validation, respectively) under controlled conditions, although significant challenges remain when applied to real field scenarios
Descrição
Área de concentração
Engenharia de Sistemas e Automação
Linha de pesquisa
Sistemas Inteligentes
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
SOUZA, Wesley Ribeiro de. Identificação de ferrugem, cercospora e bicho-mineiro em folhas de cafeeiro por meio de técnicas de inteligência artificial. 2026. 77 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
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