به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

j. amiri parian

  • امین نادری بنی، حسین باقرپور*، جعفر امیری پریان

    بیماری های درخت به یکی از نگرانی های عمده باغداران می باشد و شناسایی آن ها در پایش درختان ضروری است چرا که زیآن های اقتصادی قابل توجهی وارد می کند. از این رو، تشخیص به موقع و موثر بیماری های برگی درختان به، نقش مهمی در جلوگیری از این ضرر اقتصادی دارد. بیشتر علائم بیماری این درخت در برگ ظاهر می شود و تشخیص آن ها نیاز به متخصصان خبره داشته و از طرفی زمان بر بوده و هزینه آزمایشگاهی بالایی دارد. اصلی ترین بیماری های این محصول شامل آتشک، زخم برگ و سفیدک پودری است. با پیشرفت الگوریتم های هوش مصنوعی، شبکه های عصبی مختلفی برای طبقه‎بندی معرفی شده اند که از مهم ترین آن ها می توان به شبکه های عصبی پیچشی (کانولوشنی) اشاره کرد. هدف اصلی این مطالعه بهینه سازی و تنظیم پارامترهای اصلی این شبکه ها به منظور افزایش دقت تشخیص بیماری های برگی درخت به می باشد. در این مطالعه در رویکرد اول با استفاده از یادگیری انتقالی، دو الگوریتم مهم Inception-ResNet-v2 و ResNet-101 و در رویکرد دوم یک الگوریتم بهینه شده پیشنهادی برای طبقه بندی بیماری ها استفاده شد. نتایج مدل ها نشان داد که حذف تصادفی باعث اصلاح دقت بعضی مدل ها گردید و بیشترین عملکرد با 64 نورون در لایه مخفی حاصل گردید. مدل پیشنهادی دقت بالاتری نسبت به روش انتقالی داشت. با بررسی نتایج کلی، مدل پبشنهادی با چهار لایه پیچشی در بلوک کانولوشنی، یک لایه مخفی در بلوک شبکه عصبی و ضریب دراپ اوت 0.5 بیشترین عملکرد را ارایه داد.

    کلید واژگان: بیماری آتشک, زخم برگ, سفیدک پودری, شبکه عصبی پیچشی, ماتریس اغتشاش
    A. Naderi Beni, H. Bagherpour *, J. Amiri Parian
    Introduction

    Detection of tree leaf diseases plays a crucial role in the horticultural field. These diseases can originate from viruses, bacteria, fungi, and other pathogens. If proper attention is not given, these diseases can drastically affect trees, reducing both the quality and quantity of yields. Due to the importance of quince in Iran's export market, its diseases can cause significant economic losses to the country. Therefore, if leaf diseases can be automatically identified, appropriate actions can be taken in advance to mitigate these losses. Traditionally, the identification and detection of tree diseases rely on experts' naked-eye observations. However, the physical condition of the expert such as eyesight, fatigue, and work pressure can affect their decision-making capability. Today, deep convolutional neural networks (DCNNs), a novel approach to image classification, have become the most crucial detection method. DCNNs improve detection or classification accuracy by developing machine-learning models with many hidden layers to extract optimal features. This approach has significantly enhanced the classification and identification of diseases affecting plants and trees. This study employs a novel CNN algorithm alongside two pre-trained models to effectively identify and classify various types of quince diseases.

    Materials and Methods

    Images of healthy and diseased leaves were acquired from several databases. The majority of these images were sourced from the Agricultural Research Center of Isfahan Province in Iran, supplemented by contributions from researchers who had previously studied in this field. Other supporting datasets were obtained from internet sources. This study incorporated a total of 1,600 images, which included 390 images of fire blight, 384 images of leaf blight, 406 images of powdery mildew, and 420 images of healthy leaves. Of all the images obtained, 70%, 20%, and 10% were randomly selected for the network's training, validation, and testing, respectively. Image flipping, rotation, and zooming were applied to augment the training dataset. In this research, a proposed convolutional neural network (CNN) combined with image processing was developed to classify quince leaf diseases into four distinct classes. Three CNN models, including Inception-ResNet-v2, ResNet-101, and our proposed CNN model, were investigated, and their performances were compared using essential indices including precision, sensitivity, F1-score, and accuracy. To optimize the models’ performance, the impact of dropout with a 50% probability and the number of neurons in the hidden layers were examined. Our proposed CNN model consists of an architecture with four convolutional layers, with 224 × 224 RGB images as input to the first layer, which has 16 filters, followed by additional convolutional layers with 32, 64, and 128 filters respectively. Activation functions of ReLU combined with max-pooling were used at each convolutional layer, and Softmax activation was applied in the last layer of the neural network to convert the output into a probability distribution.

    Results and Discussion

    Three confusion matrices based on the test dataset were constructed for all the CNN models to compare and evaluate the performance of the classifiers. The indices obtained from the confusion matrices indicated that Inception-ResNet-v2 and ResNet-101 achieved accuracies of 79% and 72%, respectively. While all models exhibited promising efficiency in classifying leaf diseases, the proposed shallow CNN model stood out with an impressive accuracy of 91%, marking it as the most effective solution. The comprehensive results indicate that the optimized CNN model, featuring four convolutional layers, one hidden layer with 64 neurons, and a dropout rate of 0.5, outperformed the transfer learning models.

    Conclusion

    The findings of this study demonstrate that our developed proposed CNN model provides a high-performance solution for the rapid identification of quince leaf diseases. It excels in real-time detection and monitoring, achieving remarkable accuracy. Notably, it can identify fire blight and powdery mildew with a precision exceeding 95%.

    Keywords: Confusion Matrix, Convolutional Neural Network, Fire Blight, Leaf Blight, Powdery Mildew
  • علی یوسفوند، جعفر امیری پریان *

    کنترل بیماری ها و آفات گردو مستلزم تعیین نقشه گستردگی آلودگی ها در کمترین زمان ممکن می باشد. پردازش تصویر به عنوان رویکردی برای تعیین میزان و نوع آسیب دیدگی محصولات مختلف در مزارع و باغات ارایه شده است. هدف از انجام این پژوهش، تشخیص بیماری آنتراکنوز برگ درختان گردو با استفاده از روش پردازش تصویر می باشد. تشخیص بیماری در باغ و با استفاده از تصاویر گرفته شده از برگ های واقع بر روی درخت انجام گرفت تا با عملیاتی با بار محاسباتی اندک و الگوریتمی به دور از پیچیدگی محاسباتی، زمینه لازم برای طراحی نرم افزارهای کاربردی بر روی سامانه های مکاترونیکی هوشمند فراهم گردد. بدین منظور تصاویری از برگ های سالم گردو و همچنین نقاط آلوده به بیماری آنتراکنوز گرفته شد. الگوریتم شناسایی بیماری آنتراکنوز مبتنی بر ویژگی های رنگی و شکل شناسی برگ ها و لکه های ناشی از بیماری بود. نتایج حاصل از ارزیابی روش ارایه شده برای تشخیص بیماری آنتراکنوز، دقت تفکیک 98 درصد را نشان داد. شدت آلودگی محاسبه شده توسط الگوریتم با شدت آلودگی حقیقی مقایسه شد و نتایج استفاده از آزمون توزیع t برای مقایسه میانگین دو نمونه (شدت آلودگی محاسبه شده توسط الگوریتم و شدت آلودگی حقیقی) نشان داد که بین دو گروه در سطح احتمال 01/0 اختلاف معنی داری وجود ندارد.

    کلید واژگان: برگ درخت گردو, پردازش تصویر, ویژگی های رنگی, ویژگی های شکل شناسی
    A .Yousefvand, J .Amiri Parian*
    Introduction

    Control of walnut diseases and pests requires the mapping of the extent of contamination within possible shortest time. Therefore, it is necessary to develop systems to detect and determine the prevalence and location of contamination for researchers and gardeners. Image processing has been proposed as an approach to determine the extent and type of damage to different products in farms and gardens. The aim of this study was to design an algorithm based on the processing of walnut leaf images under natural light conditions in order to provide a rapid and non-destructive detection of diseases for the protection of trees using imaging methods. In this research, the possibility of detecting Anthracnose disease was investigated by processing walnut leaf images. The disease was detected using in situ images taken from the leaves to provide the basis for designing application software on smart mechatronic systems.
     

    Materials and Methods

    Images of leaves on walnut trees were taken under outdoor light conditions. Color and morphological properties extracted from the images were used to detect the pest on the leaves. Gnomonia leptostyla disease diagnostic algorithm was based on process of color and morphological characteristics, leaves background and disease-stained spots. The range of changes in R, G, and B indices was obtained in histograms and then two-dimensional spaces were analyzed statistically on GR, GB, and BR planes. All points from these regions were used as statistical samples, for which bivariate regressions of GR, GB, and BR were obtained as y = b0 + b1x. Segments containing anthracnose spots from the leaves were segregated by extracting the coordinates of the points in each side on the RGB color space cube. Finally, anthracnose content was detected based on the number of spots detected by the algorithms. The percentage of contamination was used to determine the amount of contamination in each imaged area.

    Results and Discussion

    Examination of the colored spaces indicated that the domain of the anthracnose color components on the GR side has nothing in common with the color components of the leaves. The analysis of color space data revealed that the leaves and anthracnose were more distinguishable on the GB and RB sides, respectively.According to the histogram of the HSV color space, anthracnose spots were isolated from the leaves by determining the H range. In the evaluation of the proposed method for diagnosis of anthracnose, the infection severity calculated by the algorithm with the true infection intensity. T-test results for comparing the mean of the two infection intensity samples showed no significant differences between the two groups at 1% probability level.

    Conclusions

    The evaluation of the proposed method showed a 98% segregation accuracy for G. leptostyla detection method. Based on the results, the proposed method for detecting anthracnose spots is suitable for determining the contamination severity in the imaged areas.

    Keywords: Color features, Image processing, Morphology features, Walnut tree
  • احمد حیدری، جعفر امیری پریان *

    وجود کارهای تکراری، سخت و طاقت فرسا و بعضا خطرناک در محیط گلخانه هم چون سم پاشی و برداشت، استفاده از ربات را در گلخانه ضروری نموده است. ساختار مکانیکی و الگوریتم ناوبری دو فاکتور مهم در طراحی و ساخت ربات های گلخانه می باشند. در این پروژه یک ربات متحرک گلخانه چهار چرخ محرک با فرمان گیری دیفرانسیلی طراحی و ساخته شد. سپس ناوبری ربات در سطوح با جنس های مختلف و نیز محیط گلخانه واقعی مورد ارزیابی قرار گرفت. الگوریتم ناوبری ربات بر اساس یادگیری مسیر بود بدین صورت که ابتدا مسیر مورد نظر با استفاده از کنترل راه دور بر اساس پالس ارسالی از اینکودرهای چرخ، در حافظه ربات ذخیره می شد سپس ربات به صورت خودکار این مسیر را طی می کرد. دقت ناوبری ربات در سطوح با جنس های مختلف (سرامیک، بتون، خاک متراکم و خاک نرم) در مسیر مستقیم به طول 20 متر و مسیر مربع شکل 4×4 متر مورد آزمایش قرار گرفت. هم چنین دقت ناوبری ربات در محیط گلخانه ارزیابی شد. مقدار انحراف ربات با استفاده از شاخص های آماری ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و انحراف معیار(SD)  محاسبه شدند. نتایج نشان داد که ریشه میانگین مربعات خطای انحراف ربات در حالت خودکار نسبت به روش دستی در مسیر مستقیم به طول 20 متر در سطوح سرامیکی، سیمانی، خاک متراکم و خاک نرم به ترتیب 3/4، 8/2، 6/4 و 8 سانتی متر و در مسیر مربع شکل4×4 متر، 6/6، 5/5، 1/13 و 1/47 سانتی متر به دست آمد.

    کلید واژگان: حسگر اینکودر, ربات کشاورزی, ربات متحرک چرخ دار, ناوبری
    A Heidari, J Amiri Parian *

    Repetitive and dangerous tasks such as harvesting and spraying have made robots usable in the greenhouses. The mechanical structure and navigation algorithm are two important parameters in the design and fabrication of mobile greenhouse robots. In this study, a four- wheel differential steering mobile robot was designed and constructed to act as a greenhouse robot. Then, the navigation of the robot at different levels and actual greenhouses was evaluated. The robot navigation algorithm was based on the path learning, so that the route was stored in the robot memory using a remote control based on the pulses transmitted from the wheels encoders; then, the robot automatically traversed the path. Robot navigation accuracy was tested at different surfaces (ceramics, concrete, dense soil and loose soil) in a straight path 20 meters long and a square path, 4×4 m. Then, robot navigation accuracy was investigated in a greenhouse. Robot movement deviation value was calculated using root mean square error (RMSE) and standard deviation (SD). The results showed that the RMSE of deviation of autonomous method from manual control method in the straight path to the length of 20 meters in ceramic, concrete, dense  soil and loose soil were 4.3, 2.8, 4.6 and 8 cm, and in the 4×4 m square route were 6.6, 5.5, 13.1 and 47.1 cm, respectively.

    Keywords: Agricultural robot, Encoder sensor, Vehicle navigation, Wheeled mobile robot
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال