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Type: Tese
Title: Visão computacional associada a deep learning na avaliação da qualidade de sementes
Title in English: Computer vision associated with deep learning in seed quality assessment
Authors: Venial, Lucimara Ribeiro
Advisor: Dutra, Alek Sandro
Keywords in Brazilian Portuguese : Classificação de Sementes;Análise de Imagens;Reconhecimento de Padrões;Redes Neurais Convolucionais
Keywords in English : Seed Classification;Image Analysis;Pattern Recognition;Convolutional Neural Networks
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA
Issue Date: 2024
Citation: VENIAL, Lucimara Ribeiro. Visão computacional associada a deep learning na avaliação da qualidade de sementes. 2024. 143 f. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A semente é o insumo indispensável ao agronegócio, carregando consigo toda a pesquisa e o desenvolvimento do melhoramento genético. Nesse contexto, a utilização de tecnologias é um diferencial, ganhando cada vez mais espaço nesse setor importante da economia. A visão computacional (VC) associada a sistemas de detecção baseados em imagem é de grande importância na determinação da qualidade agroalimentar aliada à confiabilidade, precisão e rapidez, removendo a instabilidade e inconsistência através de intervenção humana. Técnicas de deep learning (aprendizado profundo) associadas ao processamento de imagens digitais podem oferecer inúmeros benefícios, incluindo o desenvolvimento de modelos computacionais para tomada de decisões, possibilitando capacitar grandes e pequenos agricultores, podendo otimizar a tomada de decisão em diferentes etapas da produção. Dessa forma, o objetivo do trabalho é utilizar a VC associada a deep learning na avaliação da qualidade de sementes, visando eliminar a subjetividade e otimizar o processo de análise. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Análise de Sementes do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal do Ceará (UFC), em colaboração com o Departamento de Computação da UFC e a Universidade de Cagliari, na Itália. Dez lotes de sementes de feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) foram utilizados. A pesquisa se concentrou na criação de um sistema de visão artificial para análise e classificação das sementes após a realização do teste de tetrazólio. O software tinha como objetivo permitir a análise das imagens, gerar resultados baseados em cores de vermelho carmim claro, vermelho carmim escuro e branco leitoso e classificar automaticamente as sementes de acordo com a literatura vigente quanto ao vigor e a viabilidade. Além disso, foi avaliado as imagens das sementes não tratadas com uso do plugin Seeds Analysis, pertencente ao software ImageJ, que foi validado em solo italiano para discriminar as características morfocolorimétricas. Foram realizadas a avaliação do vigor das sementes, por meio dos testes tradicionais para caracterização, comparação e validação com as técnicas automatizadas. Todas as metodologias abordadas na tese demonstraram alta eficiência para a análise automatizada, eliminando a subjetividade e aumentando a precisão e a eficiência, reconhecendo padrões escondidos, correlacionar dados, agrupar, classificar e disponibilizar esse conhecimento possibilitando sua atualização de acordo com as inovações no setor sementeiro. O desenvolvimento de um sistema de visão artificial, demonstrou ser uma solução eficaz para superar as limitações dos métodos tradicionais. Além disso, o uso de ferramentas como o plugin Seeds Analysis validaram o potencial dessas tecnologias em identificar e quantificar padrões morfocolorimétricas em sementes, contribuindo significativamente para o avanço do setor sementeiro. Assim, este trabalho não apenas destaca a viabilidade e a relevância do uso dessas inovações tecnológicas, mas também abre caminho para futuras atualizações e melhorias no campo da análise de sementes.
Abstract: The seed is an indispensable input for agribusiness, carrying with it all the research and development of genetic improvement. In this context, the use of technologies is a differentiator, gaining increasing importance in this vital sector of the economy. Computer vision (CV) associated with image-based detection systems is of great importance in determining agri-food quality, providing reliability, precision, and speed, and eliminating instability and inconsistency through human intervention. Deep learning techniques associated with digital image processing can offer numerous benefits, including the development of computational models for decision-making, enabling both large and small farmers to optimize decision-making at various stages of production. Therefore, the objective of this work is to use CV associated with deep learning in seed quality assessment, aiming to eliminate subjectivity and optimize the analysis process. The study was conducted at the Seed Analysis Laboratory of the Department of Crop Science at the Federal University of Ceará (UFC), in collaboration with the UFC’s Department of Computer Science and the University of Cagliari in Italy. Ten batches of cowpea seeds (Vigna unguiculata (L.) Walp.) were used. The research focused on creating an artificial vision system for analyzing and classifying seeds after performing the tetrazolium test. The software was designed to allow image analysis, generate results based on light crimson red, dark crimson red, and milky white colors, and automatically classify the seeds according to current literature on vigor and viability. In addition, images of untreated seeds were analyzed using the Seeds Analysis plugin, part of the ImageJ software, which was validated in Italy to discriminate morphocolorimetric characteristics. The seed vigor was evaluated using traditional tests for characterization, comparison, and validation with automated techniques. All methodologies addressed in the thesis demonstrated high efficiency for automated analysis, eliminating subjectivity and increasing precision and efficiency by recognizing hidden patterns, correlating data, grouping, classifying, and providing this knowledge for updating according to innovations in the seed sector. The development of an artificial vision system proved to be an effective solution to overcome the limitations of traditional methods. Furthermore, the use of tools such as the Seeds Analysis plugin validated the potential of these technologies in identifying and quantifying morphocolorimetric patterns in seeds, significantly contributing to advances in the seed sector. Thus, this work not only highlights the feasibility and relevance of using these technological innovations but also paves the way for future updates and improvements in the field of seed analysis.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79122
Author's ORCID: https://orcid.org/0009-0007-0851-9340
Author's Lattes: https://lattes.cnpq.br/1795964126362306
Advisor's ORCID: 0000-0002-4298-383X
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1013624109317787
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:PPGFIT - Dissertações defendidas na UFC

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