dissertação

Identificação de ferrugem, cercospora e bicho-mineiro em folhas de cafeeiro por meio de técnicas de inteligência artificial

Carregando...
Imagem de Miniatura

Notas

Editores

Coorientadores

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Federal de Lavras

Faculdade, Instituto ou Escola

Escola de Engenharia (EENG)

Departamento

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós Graduação em Engenharia de Sistemas e Automação

Agência de fomento

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
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.

Link externo

Avaliação

Revisão

Suplementado Por

Referenciado Por

Licença Creative Commons

Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Attribution 3.0 Brazil