Utilização de comitês de Redes Neurais Artificiais na classificação de danos em sementes de girassol
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Estatística
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Estatística e Experimentação Agropecuária
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O Brasil detém o terceiro maior mercado mundial de sementes e movimenta bilhões de
reais anualmente, tornando de extrema importância a análise de sementes. Por meio de
técnicas de análise, é possível determinar o potencial de germinação e identificar danos
nas sementes. O raio-x é uma das técnicas mais desejáveis, uma vez que fornece rápida
análise e não causa a destruição das sementes. Entretanto, as imagens resultantes do
processo raio-x muitas vezes necessitam de pós processamento, buscando a melhoria visual
das imagens para a análise por parte dos avaliadores. O processo de avaliação pode
ser realizado por um ou mais avaliadores, porém é carregado de subjetividade, tornando
interessante a automatização dessa análise. As RNAs (Redes Neurais Artificiais) são reconhecidamente
eficazes para a utilização em problemas de reconhecimento de padrões e
classificação de dados, tornando-se candidatas para essa automatização. Neste trabalho,
o objetivo foi realizar a classificação de imagens radiografadas de sementes de girassol,
quanto ao seu nível de dano, utilizando diversas técnicas de processamento de imagens e
extração de características para compor diferentes conjuntos de dados a fim de treinar as
RNAs. Para tal, foi utilizado um conjunto de dados composto por imagens de radiografias
de sementes de girassol, classificadas por avaliadores entre três categorias: sementes
cheias, parcialmente cheias e deformadas. Utilizando-se essas imagens, foram compostos
conjuntos de dados que, por sua vez, foram utilizados para treinar, validar e testar RNAs,
que foram então utilizadas para compor comitês. Para cada caso foram compostos 10 comitês
e obtidas as médias das métricas de acurácia, AUC e índice Kappa desses comitês.
As médias das métricas de desempenho, aproximadamente 90% para acurácia, 0,97 para
AUC e 0,84 para Kappa, no melhor caso, indicam a eficiência da metodologia utilizada
neste trabalho e sugerem a possibilidade do uso desta em composição com as metodologias
usuais no que tange à classificação e avaliação de sementes.
Abstract
Brazil has the third largest world seed market and invoices billions of reais annually,
making seed analysis extremely important. Through analysis techniques, it is possible to
determine the germination potential and identify damage to the seeds. X-ray is one of
the most desirable techniques, because it provides fast analysis and does not result in the
destruction of seeds. However, the images resulting from the X-ray process often require
post-processing, seeking visual improvement of the images for analysis by the evaluators.
The evaluation process can be carried out by one or more evaluators, but it has a lot of
subjectivity, making the automation of this analysis interesting. ANNs (Artificial Neural
Networks) are known to be effective for use in pattern recognition and data classification
problems, making them good candidates for this automation. In this work, the goal was to
perform the classification of radiographic images of sunflower seeds, according to their level
of damage, using multiple techniques of image processing and extraction of characteristics
to compose different datasets in order to train the ANNs. For this, a dataset consisting
of radiographic images of sunflower seeds was used, classified by evaluators into three
categories: filled, partially filled or deformed seeds. Using these images, datasets were
composed and used to train, validate and test ANNs, which were then used to compose
committees. For each case, 10 committees were formed, and obtained averages of the
metrics of accuracy, AUC and Kappa index of the committees. The averages of the
performance metrics, approximately 90% for accuracy, 0.97 for AUC and 0.84 for Kappa,
in the best case, indicate the efficiency of the methodology used in this work and suggest
the possibility of using it in composition to usual methodologies for seed classification and
evaluation.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
MAGALHÃES JÚNIOR, A. M. Utilização de comitês de Redes Neurais Artificiais na classificação de danos em sementes de girassol. 2020. 150 p. Dissertação (Mestrado em Estatística e Experimentação Agropecuária) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.
