تشخیص و طبقه‌بندی دو بیماری شایع برگ سیب‌زمینی (لکه‌موجی زودرس و سفیدک داخلی) با استفاده از پردازش تصویر و یادگیری ماشینی

نویسندگان

1 گروه مهندسی بیوسیستم، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

2 گروه مهندسی بیوسیستم، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

3 گروه مهندسی مکانیک، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

doi
10.22067/jam.2024.86571.1226
چکیده

تشخیص بیماری‌های گیاهی بخش مهمی از فرآیند مدیریت مزرعه است و می‌تواند تاثیر قابل‌توجهی بر کمیت و کیفیت تولید داشته باشد. روش‌های سنتی ارزیابی چشمی توسط ناظران انسانی زمان‌بر، پر هزینه و مستعد خطا هستند و تشخیص دقیق و تمایز بین بیماری‌های مختلف را دشوار می‌سازند. پیشرفت‌های کشاورزی امکان استفاده از سامانه‌های بینایی ماشین غیرمخرب را برای تشخیص بیماری‌های گیاهی فراهم کرده است و حسگرهای تصویربرداری رنگی توانایی بالایی در این زمینه از خود بروز داده‌اند. این مطالعه چارچوبی را برای تشخیص بیماری لکه موجی زودرس و سفیدک داخلی سیب‌زمینی با استفاده از ترکیبی از الگوریتم‌های انتخاب ویژگی Relief و طبقه‌بندی تصادفی جنگل و ویژگی‌های رنگ، بافت و شکل در سه فضای رنگی RGB، HSV و Lab* توصیف کرد. نتایج این بررسی نشان داد که دقت تشخیص برای گروه بیماری لکه موجی زودرس و سفیدک داخلی و گروه برگ سالم به‌ترتیب 94.71، 95 و 95.2 درصد و دقت کلی برای طبقه‌بندی بیماری 95.99 درصد بود. همچنین دقت تشخیص برای دو گروه بیماری لکه موجی زودرس و سفیدک داخلی و گروه برگ سالم به‌ترتیب 91.07، 98.36 و 98.93 درصد و دقت کلی برای طبقه‌بندی بیماری‌ها 96.12 درصد بود. پس از جداسازی ناحیه بیمار از قسمت سالم برگ، در مجموع 150 ویژگی شامل 45 ویژگی رنگی، 99 ویژگی بافتی و شش ویژگی شکلی استخراج شد. مؤثرترین ویژگی‌ها برای تشخیص بیماری با استفاده از ترکیبی از هر سه مجموعه ویژگی شناسایی شدند. این مطالعه نشان داد که ترکیب این سه مجموعه از ویژگی‌ها می‌تواند منجر به طبقه‌بندی دقیق‌تر برگ‌های سیب‌زمینی شود و بینش ارزشمندی در تشخیص و طبقه‌بندی بیماری‌های سیب‌زمینی ارائه دهد. این رویکرد می‌تواند به کشاورزان و سایر متخصصان بیماری‌های گیاهی کمک کند تا بیماری‌های سیب‌زمینی را به‌طور دقیق تشخیص داده و مدیریت کنند و در نهایت منجر به افزایش کیفیت و عملکرد محصول شود.