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

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « یادگیری عمیق » در نشریات گروه « کشاورزی »

  • مدل سازی عملکرد کششی چرخ های تراکتور در خاک های مختلف با استفاده شبکه عصبی کانولوشنی
    حمید جلیل نژاد، یوسف عباسپور گیلانده*، ولی رسولی شربیانی، عارف مردانی کرانی

    در این تحقیق مدل سازی عملکرد کششی تراکتور شامل پارامترهای توان مالبندی، مقاومت غلتشی و بازده کششی با استفاده از شبکه عصبی کانولوشنی در دو نوع خاک لومی رسی شنی و رسی انجام گردید. آزمایش ها در داخل هر بافت خاک در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی (RCBD) و با سه تکرار انجام شدند. در داخل هر بافت خاک سطوح مختلف رطوبت از 8 تا 17 درصد برای خاک های خشک و 18 تا 40 درصد برای خاک های مرطوب، سرعت پیشروی تراکتور در چهار سطح 2/1، 6/1، 8/1 و 2/2 کیلومتر بر ساعت، عمق کار در دو سطح 30 و 50 سانتی متر، تعداد عبور تراکتور در دو سطح 2 و 6 بار عبور، فشار باد لاستیک تراکتور در دو سطح 20 و 25 پوند بر اینچ مربع انتخاب، و در داخل هر کرت آزمایشی مشخصه های شاخص مخروطی، بار دینامیکی، نیروی مقاوم کششی و درصد محتوی رطوبتی اندازه گیری شدند. شبکه های طراحی شده در این تحقیق از نوع شبکه های کانولوشنی بودند. از الگوریتم هایSgdm ، Adam و Rmsprop به منظور آموزش شبکه استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که شبکه عصبی توسعه داده شده با الگوریتم Sgdm در مقایسه با سایر الگوریتم ها عملکرد بهتری دارد. بنابراین از این الگوریتم به منظور مدل سازی استفاده شد. از معیارهای آماری R2، MSE به منظور ارزیابی عملکرد شبکه استفاده گردید. بهترین عملکرد شبکه کانولوشنی طراحی شده برای پارامترهای توان مالبندی، مقاومت غلتشی و بازده کششی به ترتیب دارای ضریب تبیین 9953/0، 9903/0 و 9888/0 و میانگین مربعات خطا به ترتیب برابر با 0016/0، 0039/0 و 003/0 بودند. همچنین مقدار حداقل و حداکثر برای توان مالبندی به ترتیب برابر با 68/5 و 48/12 کیلووات، برای مقاومت غلتشی چرخ های تراکتور به ترتیب برابر 51/2 و 33/4 کیلونیوتن و برای بازده کششی به ترتیب برابر با 42/73 و 05/80 درصد بدست آمد.

    کلید واژگان: بازده کششی, مقاومت غلتشی, توان مالبندی, یادگیری عمیق, شبکه های کانولوشنی}
    Modelling the traction performance of the tractor wheels in various types of soil using convolutional neural network
    Hamid Jalilnejhaz, Yousef Abbaspour-Gilandeh *, Vali Rasooli-Sharabiani, Aref Mardani Korani

    In this research, field experiments were carried out in two types of soil (sandy clay loam and clay) to model the traction performance of the tractor considering drawbar power, rolling resistance, and traction efficiency, using deep learning and convolutional neural network while having some parameters such as soil type and conditions, tool parameters, and operation parameters. The tests were conducted within each soil texture in the form of factorial tests based on the randomized complete block design (RCBD) in triplicates. The tests were done in various moisture levels (8-17% for dry soils and 18-40% for moist soils), tractor forward speed (1.2, 1.6, 1.8, and 2.2 km h-1), working depth (30 and 50 cm), the number of pass (2 and 6 times), and tire inflation pressure (20 and 25 psi). The cone index, dynamic load, draft force, and moisture content were measured in each tests. The networks designed to model the drawbar power, rolling resistance, and traction efficiency were of convolutional neural network type. Various algorithms such as Sgdm, Adam, and Rmsprop were utilized to train the network. The results showed that the neural network developed by Sgdm algorithm outperformed the others. Therefore, this algorithm was utilized for the modeling process. Statistical criteria such as R2 and MSE were also employed to evaluate the performance of the network. For the drawbar power, the 8-499-499-1 architecture showed the best performance with R2=0.9953 and MSE=0.0016. Concerning the rolling resistance, the best performance was observed in 8-301-305-1 architecture with R2=0.9903 and MSE=0.0039. The best performance for the traction efficiency was obtained by 8-371-371-1 architecture with R2=0.9888 and MSE=0.003. The results showed that these networks can be used to model parameters by removing convolution layers and reducing dimensions.

    Keywords: Traction Efficiency, Rolling Resistance, Drawbar Power, Deep Learning, Convolutional Neural Network}
  • زهرا حاج علی اوغلی، سلیمان حسین پور*، سید سعید محتسبی
    سبک زندگی سالم و رژیم غذایی متعادل نقش حیاتی در حفظ سلامت انسان ها ایفا می کند. در این دوره از تغییر سریع سبک زندگی و فناوری، یک سیستم تشخیص و بخش بندی مواد غذایی مبتنی بر موبایل که مواد غذایی را شناسایی کند، می تواند بسیار مفید باشد و عادات غذایی را بهبود بخشد. در این مقاله یک سیستم جدید ارائه شده است که با دریافت تصویر ورودی، مواد غذایی داخل تصویر را تشخیص و بخش بندی می کند. این سیستم از تکنیک ها و مدل های یادگیری عمیق استفاده می کند. الگوریتم مورد استفاده YOLO است که با بهره مندی از روش های ساده مبتنی بر رگرسیون، توانایی تشخیص و بخش بندی مواد غذایی را با یک گذر از شبکه فراهم می آورد که با هدف بهبود دقت و سرعت در تشخیص ارائه شده است. این روش ها شامل استفاده از YOLOv7 برای تشخیص مواد غذایی و استفاده از بخش بندی نمونه ای YOLOv5، YOLOv7 و YOLOv8 برای بخش بندی تصاویر است. علاوه بر این، مجموعه داده ای از غذاهای ایرانی حاوی مواد غذایی مختلف تهیه و مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نتایج، مقادیر دقت، یادآوری و دقت متوسط میانگین YOLOv7 به ترتیب 844/0، 924/0 و 932/0 به دست آمد. همچنین، عملکرد بخش بندی نمونه ای YOLOv7 نسبت به YOLOv5 و YOLOv8 بهتر بود که مقادیر دقت بخش بندی، یادآوری و دقت متوسط میانگین 5/0 برای YOLOv7 به ترتیب 959/0، 943/0 و 906/0 است. نتایج حاکی از آن هستند که روش پیشنهاد شده در این مقاله دقت بالا در تشخیص مواد غذایی ایرانی و همچنین سرعت و دقت بالا در بخش بندی نمونه ای را فراهم می کند. بنابراین با استفاده از الگوریتم YOLO، می توان غذاهای ایرانی را با دقت بالا تشخیص داد و تصاویر آن ها را تقسیم بندی کرد. این پژوهش از طریق تکنولوژی هوشمند و الگوریتم های جدید یادگیری عمیق به ترویج سبک زندگی سالم از طریق تکنولوژی هوشمند در ایران می پردازد.
    کلید واژگان: تشخیص مواد غذایی, تقسیم بندی نمونه ای, یادگیری عمیق, Yolov7}
    Zahra Hajalioghli, Soleiman Hosseinpour *, Seyed Saeid Mohtasebi
    Maintaining the well-being of individuals is greatly influenced by a healthy lifestyle and balanced diet. The identification and segmentation of food items can be improved by utilizing a mobile-based system in this era of rapid lifestyle changes and technology. This article introduces a novel system that, upon receiving input images, detects and segmentation the food items within the images. The system utilizes deep learning techniques and models, employing the YOLO algorithm. By incorporating regression-based simple methods, the system achieves the capability to detect and categorize food items in a single pass through the network, aiming to enhance accuracy and speed in the detection process. YOLOv7 was employed for food detection and YOLOv5, YOLOv7, and YOLOv8 was utilized for image segmentation. Based on the results, the accuracy, recall, and average precision values for YOLOv7 were 0.844, 0.924, and 0.932, respectively. Furthermore, the instance segmentation performance of YOLOv7 outperformed YOLOv5 and YOLOv8, with precision, recall, and mean average precision values of 0.959, 0.943, and 0.906, respectively. These findings underscore the high accuracy in detecting Iranian foods and the remarkable speed and precision in food image segmentation attainable through advanced deep-learning algorithms. Consequently, this study establishes that accurate detection of Iranian foods can be accomplished through the utilization of sophisticated deep-learning techniques. This research focuses on promoting a healthy lifestyle through intelligent technology and novel deep learning algorithms in Iran.
    Keywords: Deep Learning, Food Detection, Instance Segmentation, Yolov7}
  • عادل طاهری حاجی وند*، کیمیا شیرینی، سینا صمدی قره ورن

    در بسیاری از کشور ها به طور میانگین بیش از 50 درصد غذای مردم از غلات تامین میشود و نزدیک به 70 درصد سطح زیر کشت یک میلیارد هکتاری جهان به غلات اختصاص داده شده است. علف های هرز گوناگونی همراه با غلات در مزارع رشد میکنند که میتوانند عملکرد محصول را به دلیل رقابت برای نور، آب و مواد مغذی کاهش دهند.برای از بین بردن علف های هرز به صورت دقیق و با حداقل مشکلات، باید تشخیص به موقع با دقت و سرعت بالا انجام شود. از جمله روش های نوین در این حوزه، استفاده از فناوری بینایی ماشین و روش های مرتبط با آن نظیر الگوریتم های تشخیص اشیاء یادگیری عمیق و شبکه های عصبی کانولوشنی (CNN) است. مراحل مربوط به انجام پروژه شامل آماده سازی داده ها جهت آموزش و ارزیابی شبکه ها، استفاده از الگوریتم های تشخیص اشیاء جدید، استفاده از شبکه های عصبی کانولوشنی مختلف با خصوصیات متفاوت برای استخراج ویژگی های تصاویر در الگوریتم ها و بهره گیری از روش شبکه هرمی ویژگی (FPN) در الگوریتم های تشخیص اشیا بود. خروجی شبکه ها از نظر تعداد تشخیص، مکان دقیق تشخیص و بهترین زمان تشخیص در مزرعه گندم مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. بهترین شبکه از نظر دقت مکان یابی، مدل ترنسفورم (ViTs) به همراه شبکه ویژگی هرمی با میانگین دقت 0.95 بود. علاوه بر این شبکه مدنظر در این تحقیق از میان 535 علف هرز هدف موفق شد 503 تعداد از آن ها را تشخیص بدهد و این یعنی شبکه ما قادر است 95٪ این علف ها را تشخیص دهد.

    کلید واژگان: بهینه سازی, دقت, کشاورزی, علف های هرز, یادگیری عمیق}
    Adel Taherihajivand *, Kimia Shirini, Sina Samadi Gharehveran
    Introduction

    In many countries, on average, more than 50% of people's food comes from grains, and nearly 70% of the cultivated area of one billion hectares of the world is dedicated to grains. A variety of weeds grow along with cereals in the fields, which can reduce crop yield due to competition for light, water and nutrients. To eliminate weeds accurately and with minimal problems, timely detection with high accuracy and speed is required. be done.
    In the field of agriculture, it is controlling and eliminating weeds in grain fields. Weeds are one of the most important factors affecting the production of agricultural products, which are their most important competitors in conventional agriculture, they spray the entire field to eliminate weeds, while weeds appear scattered and patchy in the field. which shows the necessity of using precise agriculture to solve this type of heterogeneity. In addition to causing economic damage, the conventional method of fighting can cause pollution of the environment and even the human food chain. Research shows that the losses caused by pests, diseases and weeds can reach 40% of the global crop every year and it is predicted that this percentage will increase significantly in the coming years. Besides, according to the research of Goktoan et al., the annual cost of weeds for The Australian economy is estimated to be around $4 billion as a loss in agricultural income.

    Materials and Methods

    Among the new methods in this field is the use of machine vision technology and related methods such as deep learning object detection algorithms and convolutional neural networks (CNN). The steps related to the implementation of the project include preparing data for training and evaluating networks, using new object detection algorithms, using different convolutional neural networks with different characteristics to extract image features in algorithms, and using the Feature Pyramid Network (FPN) method in object detection algorithms. Was. The output of the networks was evaluated in terms of the number of detections, the exact location of detection and the time of detection in the field. ViTs is based on the Transformer architecture that was originally developed for NLP tasks. Transformers use self-awareness mechanisms that allow the model to capture complex relationships between elements in a sequence. In the case of ViTs, sequence elements are image patches. In using the transformer architecture for visual data, it is dividing the image into small and non-interfering parts. Each patch typically consists of a grid of pixels. These patches are considered the "words" of the image sequence. Spatial embeddings are added to image patches to provide spatial information to the model. Spatial embeddings are necessary because transformers do not have built-in notions of order or spatial relationships. ViTs use multi-series self-awareness mechanisms to capture relationships between different image patches, and the representation of each patch is updated by attention to other patches. Data separation is very important in data watch transformers for two reasons a) the model needs data to learn and b) we need data to measure the model because the model may not be able to extract the information correctly.

    Results and Discussion

    The best network in terms of positioning accuracy was the transform model (ViTs) with an average accuracy of 0.95. In addition to this, the network considered in this research managed to recognize 503 of the 535 target weeds, and this means that our network is able to recognize 95% of these weeds. The presented method has been able to reach the highest accuracy compared to other existing methods and has been able to detect existing grasses in a much shorter period of time. Compared to other methods, the reset50 algorithm has been able to detect more than 88%, although its execution time is about 2.5 times that of the proposed method.
    In comparing the efficiency of algorithms, execution time is as important as accuracy. By making comparisons and considering 70% of the data as training data and 30% as test data, the presented algorithm has been able to detect the weeds in the field with an accuracy of over 90% in just 13 seconds.

    Conclusion

    Today, deep learning methods are much more efficient than other methods, so we can use the new methods available in deep learning in the field of agriculture.

    Keywords: Optimization, Accuracy, Agriculture, Weed, deep learning}
  • محدثه مسواری، رضا شاه حسینی*

    سیل از جمله مخاطرات طبیعی است که در بسیاری از نقاط جهان به وقوع پیوسته و خسارات جبران ناپذیری را بر جای می-گذارد. شناسایی دقیق مناطق تحت سیلاب از جمله نکات حائز اهمیت در روند کنترل این بحران به شمار می آید. همچنین پیش بینی مناطق سیل خیز می تواند گامی اساسی در پیش-گیری و کاهش خسارات مالی و تلفات جانی تلقی گردد. در این مقاله به کمک تصاویر ماهواره ای Sentinel-1 و شبکه یادگیری عمیق کدگذار-کدگشا پدیده ی سیل در تصاویر، شناسایی و قطعه بندی شده است. تصاویر این ماهواره در باند C به صورت تک پلاریزه (HH و VV) و یا به صورت پلاریزاسیون (VV+VH و HH+HV) موجودند. این تصاویر متعلق به مناطق Nebraska، North Alabama، Bangladesh، Red River North و Florence بوده و نقشه واقعیت زمینی هر تصویر که در آن کلاس هدف و غیرهدف به صورت 0 و 1 نشان داده شده اند، در سال 2021 توسط سازمان ناسا در اختیار شرکت کنندگان مسابقه ETCI قرار گرفته است. در این مقاله به کمک شبکه عصبی کانوولوشنی کدگذار-کدگشا و تصاویر ماهواره ای مذکور، فرایند شناسایی و قطعه بندی مناطق متاثر از سیلاب صورت گرفته است. در این شبکه هریک از مسیرهای کدگذار و کدگشا متشکل از لایه های کانوولوشنی است که به ترتیب فرایند استخراج ویژگی و هم چنین بازیابی این ویژگی ها را برعهده دارند. نحوه عملکرد این روش توسط معیارهای ارزیابی شامل صحت، IoU، F1-Score و کاپا مورد بررسی قرار گرفته است. میزان IoU به دست آمده در روند ارزیابی برابر 96.04 درصد بوده که نسبت به سایر روش های مورد بررسی در سایر مطالعات موجود (که حداکثر برابر 76.81 درصد بوده است) بالاتر است.

    کلید واژگان: شبکه عصبی کانوولشنی عمیق, یادگیری عمیق, تشخیص سیلاب, قطعه بندی, تصاویر ماهواره ای Sentinel-1}
    Mohadeseh Mesvari, Reza Shah-Hoseini *

    Floods are one of the natural hazards that occur in many parts of the world and cause irreparable financial and human losses. One of the most important aspects of controlling this crisis is the accurate identification of flooded areas. Also, it is important to predict flood-prone areas in order to prevent and reduce losses and casualties related to flooding. In this article, with the help of Sentinel-1 satellite images and a deep learning encoder-decoder network, the flood phenomenon in the images has been identified and segmented. These images belong to the regions of Nebraska, North Alabama, Bangladesh, Red River North, and Florence, and the ground truth map of each image, in which the target and non-target classes are shown as 0 and 1, was provided by NASA in 2021. In this article, flood-affected areas have been identified and segmented using encoder-decoder convolutional neural networks and the aforementioned satellite images. This network consists of encoder and decoder paths each containing convolutional layers which are responsible for extracting features and recovering these features, respectively. Various evaluation criteria were used to evaluate the performance of this method, including accuracy, IoU, F1-Score, and Kappa. This method has shown very good performance in the process of identifying and segmenting flooded areas based on the results obtained. The IoU obtained during the evaluation process was 96.04%, which is higher than the highest IoU obtained in other comparable studies (76.81%).

    Keywords: Deep convolutional neural network, Deep Learning, flood detection, Segmentation, Sentinel-1 satellite imagery}
  • محمد روستائی*، محسن نوروزی
    تشخیص صحیح بیماری های برگ سیب برای جلوگیری از کاهش عملکرد کمی و کیفی محصول ضروری است. با پیشرفت روش های یادگیری عمیق، تشخیص این بیماری ها بهبود می یابد اما محدودیت های داده ای مانعی جدی هستند. این پژوهش مدل های یادگیری عمیق پیش آموزش دیده را با تنظیمات دقیق ارزیابی می کند و نشان می دهد که حتی با داده های محدود، دقت بالایی در تشخیص بیماری ها امکان پذیر است. مدل های انتخابی عملکرد بهتری نسبت به روش های مرسوم دارند و یادگیری انتقالی را به عنوان استراتژی موثری در مقابله با داده های محدود و تنوع بیماری ها معرفی می کنند. این مدل ها به کشاورزان و متخصصان باغبانی کمک می کند تا با سرعت و کارایی بیشتری بیماری های برگ سیب را شناسایی و مدیریت کنند. همچنین این مدل ها علاوه بر کشاورزان برای مشاوران کشاورزی، دانشجویان علوم کشاورزی و پژوهشگران فعال در این زمینه نیز قابل استفاده است. علاوه بر این، این روش ها قابل انطباق با سایر بیماری ها و گیاهان هستند و وعده ای برای پیشرفت در سیستم های تشخیص بیماری های گیاهی در آینده هستند. مطالعه حاضر می تواند در بهینه سازی و اتوماسیون فرآیندهای باغبانی انقلابی ایجاد کند و به تحول در مدیریت بیماری های گیاهی منجر شود.
    کلید واژگان: تشخیص بیماری های گیاه, طبقه بندی, کشاورزی هوشمند, یادگیری انتقالی, یادگیری عمیق}
    Mohammad Roustaei *, Mohsen Norouzi
    Accurate detection of apple leaf diseases is essential to prevent the reduction in both the quantity and quality of crop yield. With advancements in deep learning methods, the diagnosis of these diseases is improving, but data limitations remain a significant barrier. This research evaluates pretrained deep learning models with precise settings and demonstrates that high accuracy in disease detection is possible even with limited data. The selected models perform better than conventional methods and introduce transfer learning as an effective strategy to combat limited data and the diversity of diseases. These models aid farmers and horticulture specialists in identifying and managing apple leaf diseases more efficiently and rapidly. Additionally, these models are not only beneficial for farmers but also for agricultural consultants, students of agricultural sciences, and researchers in this field. Moreover, these methods are adaptable to other diseases and plants, promising advancements in plant disease detection systems in the future. The present study has the potential to revolutionize horticultural processes through optimization and automation, leading to a transformation in plant disease management.
    Keywords: Plant Disease Detection, Classification, Smart agriculture, Transfer Learning, Deep Learning}
  • علیرضا شعبانی نژاد، عباسعلی زمانی*، مجید ایرانپور مبارکه، سعید عباسی، فرانک رنجبر
    استفاده از فناوری های نوین برای تشخیص و اندازه گیری تراکم جمعیت آفات، می تواند گام مهمی برای تسهیل در اجرای برنامه های مدیریت تلفیقی آفات و کنترل دقیق تر و موثرتر آن ها باشد. در این پژوهش، از تکنیک یادگیری عمیق و شبکه عصبی کانولوشنال با معماری AlexNet، جهت تشخیص و شمارش خودکار شب پره مینوز گوجه فرنگی Tuta absoluta (Myrick) (Lepidoptera: Gelechiidae)، یکی از آفات کلیدی گیاه گوجه فرنگی در ایران، استفاده شد. برای جمع آوری تصاویر حشرات بالغ T. absoluta، تعداد 15 تله دلتا در دو هکتار از مزارع گوجه فرنگی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی، نصب گردد. به منظور تهیه تصاویر، از دوربین عکاسی سونی مدل  DSC-WX100 با دقت موثر حسگر 18 مگاپیکسل، استفاده شد. برای ارزیابی عملکرد شبکه عصبی پیچشی با معماری AlexNet از پارامترهای دقت متوسط، دقت و یادآوری استفاده و برای ارزیابی عملکرد در شمارش، از منحنی رگرسیون خطی و ضریب تبیین استفاده شد. پارامترهای دقت متوسط (98/0)، دقت (100) و یادآوری (100) نشان از عملکرد بالای شبکه عصبی کانولوشنال در تشخیص شب پره مینوز گوجه فرنگی داشت و همچنین ضریب تبیین (98/0)، بیانگر دقت بالای شبکه در شمارش این آفت بود. به طور کلی، نتایج نشان داد که شبکه عصبی می تواند راه حلی کاربردی برای تشخیص و شمارش دقیق این آفت روی گوجه فرنگی با استفاده از تصاویر گرفته شده ارائه کند.
    کلید واژگان: شب پره مینوز گوجه فرنگی, معماری Alexnet, یادگیری عمیق}
    Alireza Shabaninejad, Abbas Ali Zamani *, Majid Iranpour, Saeed Abbasi, Faranak Ranjbar
    The use of modern technologies for detecting and measuring pest population density can be an important step in facilitating the implementation of integrated pest management programs and achieving more precise and effective control. In this study, the deep learning technique and convolutional neural network with AlexNet architecture were used for the automatic detection and counting of the tomato leaf miner, Tuta absoluta (Myrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), which is one of the key pests of tomato plants in Iran. To collect images of adult T. absoluta insects, 15 delta traps were installed in two hectares of tomato farms at the Campus of Agricultural and Natural Resources, Razi University. The Sony DSC-WX100 camera with an effective sensor resolution of 18 megapixels was used to capture the images. The performance of the convolutional neural network with the AlexNet architecture was evaluated using the parameters of average accuracy, accuracy, and recall. For counting performance, the linear regression curve and coefficient of determination were used. The average accuracy (98.0), accuracy (100), and recall (100) parameters indicate the high performance of the convolutional neural network in detecting the tomato leaf miner, and the coefficient of determination (0.98) indicates the network's high accuracy in counting this pest. Overall, the results demonstrate that the neural network can provide a practical solution for the accurate detection and counting of this pest on tomato plants using captured images
    Keywords: Alexnet Architecture, Deep Learning, Tomato Leaf Miner}
  • سید ایمان ساعدی*
    شناسایی مراحل رشد میوه پیش از برداشت عامل مهمی در بهبود کمیت و کیفیت میوه است. داشتن چنین اطلاعاتی به باغ دار کمک می کند که تیمار مناسب هر مرحله از رشد را اعمال نماید و باتوجه به شرایط متغیر آب و هوایی، به درک مناسبی از زمان برداشت میوه دست پیدا کند. با این هدف، در پژوهش حاضر از تصاویر رنگی برای شناسایی هفته های منتهی به زمان برداشت میوه سیب گلدن پاییزه استفاده شد. با استفاده از فناوری یادگیری عمیق و شبکه های عصبی پیچشی، مدل EfficientNetB1 برای طبقه بندی عکس های گرفته شده در هفته های مختلف رشدی میوه سیب استفاده شد. داده ها به صورت تصادفی به سه دسته آموزش (60%)، اعتبارسنجی (20%) و آزمون (20%) تقسیم شدند. همچنین، دو فرایند پیش پردازش یعنی نرمال سازی داده ها و نیز داده افزایی برای حصول نتایج بهتر منظور گردید و در مرحله توسعه مدل از بهینه ساز Nadam و تابع هزینه categorical_crossentropy استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده قابلیت خوبی در طبقه بندی تصاویر ورودی خواهدداشت. مقدار ضریب همبستگی (R) برای داده های آموزش، اعتبارسنجی و آزمون به ترتیب 86/0، 88/0 و 87/0 به دست آمد. همچنین، توانایی مدل در طبقه بندی با استفاده از پارامترهای precision، recall و f1-score برای هر طبقه ارایه گردید که برطبق آن برخی از طبقه ها با دقت 100% از سایر طبقه ها متمایز شدند. با توجه به قابلیت های یادگیری عمیق در طبقه بندی عکس ها در شرایط کاملا طبیعی، این قبیل مدل ها می توانند در توسعه ربات های برداشت و یا سامانه های عکس برداری هوایی و غیره استفاده شوند و اهداف مختلفی در کشاورزی دقیق، و به طور خاص، باغبانی دقیق را برآورده سازند.
    کلید واژگان: باغبانی دقیق, یادگیری عمیق, شبکه EfficientNetB1, طبقه بندی, زمان برداشت, تصاویر رنگی, سیب}
    Seyed Iman Saedi *
    Identifying the growth stages of fruits in orchards is an important factor in improving the quantity and quality of the final product. Having such information helps the growers to apply the appropriate treatment for each growth stage and also to get a proper understanding of the fruit harvesting time, which may change due to changing weather conditions. Therefore, in the present study, color images of golden apples were used to estimate the weeks remaining to the harvest time. The EfficientNetB1 model was used to classify images taken from different weeks of apple fruit development using deep learning technology and convolutional neural networks. The data were divided into three categories: training (60%), validation (20%), and test (20%). Also, two pre-processing processes, i.e. data normalization and data augmentation, were used to obtain better results. Finally, Nadam optimizer and categorical_crossentropy cost function were considered in creating the model. The results showed that the developed model would have a good ability to classify input images. The value of the correlation coefficient (R) for training, validation, and test data was 0.86, 0.88, and 0.87 respectively. Also, the ability of the model to classify different classes was presented using precision, recall, and f1-score parameters for each class, according to which some classes achieved 100% accuracy. Consequently, the obtained results can be used as a platform for the development of harvesting robots, mobile apps, as well as aerial imagery systems using drones, etc. to fulfill various purposes in precision agriculture, and in particular, precision horticulture.
    Keywords: Precision horticulture, Deep Learning, EfficientNetB1 network, Classification, Harvest time, Color images, Apple}
  • کیومرث روشنگر*، صادق عبدل زاد
    مقدمه

    پیش بینی تغییرات بیشینه دما، بسیار مهم است و به دلیل تاثیرات زیادی که بر منابع آبی، کشاورزی و محیطی دارد، اهمیت فزاینده ای پیدا کرده است. با پیش بینی دما، می توان از تغییرات آینده آگاه شد و تمهیدات لازم برای تعدیل اثرات منفی آن بر منابع آبی، کشاورزی و محیطی را انجام داد. بنابراین، مدلسازی و پیش بینی بیشینه دما می تواند، به عنوان یک ابزار مهم در برنامه ریزی و مدیریت منابع طبیعی، اقتصادی و صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، بیشینه دما با استفاده از روش نوین حافظه طولانی-کوتاه -مدت (LSTM) بر پایه روش های پیش پردازنده تبدیل موجک گسسته (DWT) و تجزیه مد تجربی کامل (CEEMD) در دو اقلیم متفاوت (مرطوب و نیمه خشک) مدلسازی شد. برای این منظور، از داده های دمای بیشینه، دمای کمینه، بارش و تابش خورشیدی به صورت روزانه مربوط به دوره 2001 تا 2020 ایستگاه های سینوپیک واقع در سیاه بیشه شهرستان آمل در استان مازندران و فرودگاه شهرستان ارومیه در استان آذربایجان غربی، استفاده شد. مشخص شد که در منطقه نیمه خشک، پارامترهای دمای بیشینه و کمینه دو روز قبل و دمای بیشینه و کمینه یک روز قبل و دمای کمینه و تابش خورشیدی همان روز و در منطقه مرطوب، پارامترهای دمای بیشینه دو روز قبل و دمای بیشینه و کمینه یک روز قبل و دمای کمینه و تابش خورشیدی همان روز، به عنوان مدل برتر شناخته شده است.

    نتایج و بحث:

    نتایج حاصل از تحلیل مدل ها، قابلیت و کارایی بالای روش به کار رفته در تخمین بیشینه دما را به خوبی نشان داد. از طرف دیگر، روش های پیش پردازنده باعث بهبود نتایج شدند. در بررسی های صورت گرفته مشاهده شد که نتایج حاصل از تجزیه بر اساس تبدیل موجک، منجر به نتایج بهتری می شود، به طوری که معیار ارزیابی DC برای مدل برتر در منطقه نیمه خشک شهرستان ارومیه، از 0.965 به 0.993 و در منطقه مرطوب شهرستان آمل از 0.926 به 0.970، افزایش یافت و معیار RMSE در فرودگاه ارومیه از 1.943 به0.896 و در سیاه بیشه از 2.595 به 1.648، کاهش یافته است.

    نتیجه گیری

    نتایج بررسی نشان از افزایش معیار ارزیابی DC و کاهش RMSE برای ایستگاه سینوپتیک فرودگاه ارومیه به ترتیب 2.74 و 53.87 درصد و برای ایستگاه سینوپتیک سیاه بیشه آمل به ترتیب 4.80 و 35.50 درصد شد. این نتایج نشان می دهد، تبدیل موجک بیشترین تاثیر را در بهبود عملکرد مدل LSTM دارد و مدل های منتخب، قابلیت و کارایی بالایی در تخمین میزان دمای بیشینه را دارند. با توجه به نتایج تحلیل حساسیت مشخص شد، پارامتر دمای یک روز قبل، تاثیرگذارترین پارامتر در تخمین بیشینه دمای روزانه برای دو منطقه با اقلیم متفاوت مرطوب و نیمه خشک است.

    کلید واژگان: بیشینه دما, تبدیل موجک, تجزیه مد تجربی, شبکه های عصبی مصنوعی, یادگیری عمیق}
    Kiyoumars Roushangar *, Sadegh Abdelzad
    Introduction

    Predicting the maximum temperature changes is very important and has become increasingly important due to the many effects it has on water resources, agriculture and the environment. By forecasting the temperature, one can be aware of future changes and make the necessary arrangements to adjust its negative effects on water resources, agriculture and the environment. Therefore, modeling and forecasting the maximum temperature can be used as an important tool in the planning and management of natural, economic and industrial resources.

    Materials and methods

    In this article, the maximum temperature was modeled using the Long-Short-Term Memory (LSTM) method based on Discrete Wavelet Transform (DWT) and Complete Experimental Mode Decomposition (CEEMD) methods in two different climates (humid and semi-arid). For this purpose, the daily data of maximum temperature, minimum temperature, precipitation, and solar radiation were used from 2001 to 2020 of the synopic stations located in Siyahbisheh, Amol City in Mazandaran Province and Urmia City airport in West Azarbaijan Province. It was determined that in the semi-arid region, the parameters of maximum and minimum temperature two days before, and maximum and minimum temperature one day before, as well as the minimum temperature and solar radiation of the same day, and in the humid region, the parameters of maximum temperature two days before, and maximum and minimum temperature one day before, as well as the minimum temperature and solar radiation of the same day were recognized as the superior model.

    Results and discussion

    The results of the analysis of the models showed the capability and high efficiency of the method used in estimating the maximum temperature. On the other hand, the pre-processor methods improved the results. In the investigations, it was observed that the results of analysis based on wavelet transformation led to better results so that the DC evaluation criterion for the superior model in the semi-arid region of Urmia City went from 0.965 to 0.993 and in the humid area of Amol City increased from 0.926 to 0.970 and the RMSE criterion in Urmia Airport decreased from 1.943 to 0.896 and in Siyahbisheh from 2.595 to 1.648.

    Conclusion

    The results showed an increase in DC evaluation criteria and a decrease in RMSE for the synoptic station of Urmia Airport by 2.74% and 53.87%, respectively, and by 4.80% and 35.50% for the Siyahbisheh Amol Synoptic Station, respectively. This again shows that wavelet conversion has the greatest effect in improving the performance of the LSTM model and the selected models have high capability and efficiency in estimating the maximum temperature. According to the results of the sensitivity analysis, it was determined that the temperature parameter of the previous day is the most influential in estimating the maximum daily temperature for two regions with different climates (humid and semi-arid).

    Keywords: Artificial Neural Networks, Deep Learning, Empirical mode decomposition, Maximum Temperature, Wavelet transform}
  • راماناتان اودایاکومار*
    هدف

    هدف اصلی این مطالعه پرداختن به نگرانی های امنیتی مرتبط با کاربرد عملی رابط های سایبری زیستی (BCIs) در زمینه اینترنت اشیاء زیست نانو (IoBNT) است. به طور خاص، هدف طبقه بندی دقیق الگوهای غیرعادی در ترافیک BCI برای افزایش امنیت کلیBCI های متصل به اینترنت (5G) است.

    مواد و روش ها

    این بخش به تشریح مواد و روش های به کار رفته در مطالعه می پردازد. این شامل استفاده از یک مجموعه ترکیبی متشکل از شبکه های عصبی کانولوشن و حافظه کوتاه مدت بلند (CNN + LSTM) برای طراحی ویژگی های انعطاف پذیر و مقیاس پذیر است. این مطالعه شامل استفاده از تکنیک های تشخیص ناهنجاری یادگیری ماشینی (ML) است و پیچیدگی های پارامترها و همبستگی های بین پارامترهای ترافیک BCI را بررسی می کند. علاوه بر این، ایجاد و اعتبار سنجی یک مجموعه داده مورد بحث قرار می گیرد.

    نتایج

    بخش نتایج، یافته های مطالعه را با تمرکز بر عملکرد مدل یادگیری عمیق (DL) گروه ترکیبی (CNN + LSTM) ارایه می کند. این شامل جزییات در مورد دقت به دست آمده، مقایسه با دیگر معماری های DL، و بینش به دست آمده از اعتبار سنجی دقیق با استفاده از مدل های تک بعدی و چند بعدی در مجموعه داده های تولید شده است.

    نتیجه گیری

    نتیجه گیری مفاهیم و مشارکت های کلیدی مطالعه را خلاصه می کند. این مقاله اهمیت مجموعه ترکیبی (CNN + LSTM)  را در دستیابی به دقت بالای تقریبا 6/94% در طبقه بندی ترافیک غیرعادی BCI مورد بحث قرار می دهد. علاوه بر این، بر اهمیت پرداختن به نگرانی های امنیتی مرتبط باBCI های متصل به اینترنت (5G) برای کاربرد عملی آنها در زمینه IoBNT تاکید می کند.

    کلید واژگان: اینترنت اشیاء زیست نانو, پاتوژن های گیاهی, یادگیری عمیق, رابط سایبری زیستی, CNN, LSTM}
    Ramanathan Udayakumar *

    Plant pathogens profoundly impact crop yields and pose a significant barrier to achieving environmentally friendly goals regarding farming, cultivating food, and mitigating hunger-related concerns. The utilization of traditional methods for generalized seasonal pesticide application has been found to cause significant harm to both the surroundings and human well-being. In contrast, nanomaterial biosensors have emerged as cost-effective, highly efficient, specific, rapid, and accurate approaches for diagnosing plant pathogens and diseases. The Internet of Bio-Nano Things (IoBNT) is an emerging networking paradigm that utilizes small, biodegradable, and nonintrusive devices to gather and detect biological signals in the surrounding environment. Integrating the biological and digital realms of the Internet is facilitated by a technologically advanced device known as the Bio Cyber Interface (BCI). The BCI is a technology that facilitates the translation of biochemical messages from nanonetworks within the human body into electromagnetic radiation and, conversely, the translation of electromagnetic radiation into biochemical information. The security of BCIs is a significant concern regarding their practical application. This is because connecting BCIs to the Internet (5G) reveals their interfaces to potential external threats. To effectively address this concern, it is necessary to classify abnormal patterns in BCI traffic accurately. The utilization of current Machine Learning (ML) anomaly detection techniques is hindered by the complexity of parameters and the intricate correlations that exist among BBI traffic parameters. These methods often necessitate the manual design of features. To achieve this objective, the current study examines the utilization of a hybrid ensemble consisting of Convolutional Neural Networks and Long Short-Term Memory (CNN + LSTM) that enable flexible and scalable feature design to distinguish between conventional and abnormal BCI traffic. Through rigorous validation utilizing singular and multi-dimensional models on the generated dataset, our hybrid ensemble Deep Learning (DL) of CNN+LSTM achieved an accuracy of approximately 94.6%, surpassing other DL architectures.

    Keywords: Bio Cyber Interface, CNN, LSTM}
  • کیومرث روشنگر*، صادق عبدل زاد

    کشور ایران با اقلیمی خشک و نیمه خشک با سیل های مخرب، خشک سالی و کم آبی روبرو است. خشک سالی و سیلاب ها می تواند محیط زیست، فعالیت های اقتصادی و اجتماعی را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین بررسی و پیش بینی دبی رودخانه ها و برنامه ریزی مدیریتی به منظور کنترل آن مخصوص مصرف آب در آینده بسیار ارزشمند است. در این پژوهش، تغییرات دبی رودخانه با استفاده از داده های آماری از سال 2001 تا 2020 مدل سازی شد. داده های آماری مربوط به ایستگاه های سینوپیک و هیدرومتر یک منطقه نیمه خشک در استان آذربایجان غربی شهرستان ارومیه و مرطوب در استان مازندران شهرستان آمل استفاده شد. از دوازده مدل زمانی تعریف شده برای شبکه (long short-term memory)یا به اختصار LSTM بهترین مدل مشخص شد. سپس مدل سازی LSTM بر پایه روش های پیش پردازنده تبدیل موجک گسسته(Discrete Wavelet Transform) به اختصارDWT و تجزیه مد تجربی کامل (Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition) به اختصار (CEEMD) انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که مدل منتخب قابلیت و کارایی بالایی در تخمین میزان دبی رودخانه را دارد. از طرفی دیگر روش های پیش پردازنده باعث بهبود نتایج شدند. به طوری که در تبدیل موجک معیار ارزیابی DC مدل برتر در رودخانه نازلو از 93/0 به 95/0 و در رودخانه چالوس از 83/0 به 90/0 افزایش یافت. بهترین حالت ارزیابی برای داده های آزمون با استفاده از تبدیل موجک برای رودخانه نازلو در اقلیم نیمه خشک با معیارهای ارزیابی 977/0=R و 954/0=DC و 018/0=RMSE به دست آمد. همچنین با توجه به نتایج آنالیز حساسیت مشخص شد پارامتر دبی یک روز قبل ، تاثیرگذارترین پارامتر در تخمین دبی روزانه است.

    کلید واژگان: تبدیل موجک, تجزیه مد تجربی, شبکه های عصبی مصنوعی, یادگیری عمیق, مدل سازی}
    Kiyoumars Roushangar *, Sadegh Abdelzad

    Iran is faced with a dry and semi-dry climate with destructive floods, droughts, and water shortages. Droughts and floods can affect the environment, economic, and social activities. Therefore, examining and predicting river discharge and planning management to control it, especially for future water consumption, is very valuable. In this study, changes in river discharge were modeled using statistical data from 2001 to 2020.Statistical data from synoptic and hydrometric stations in a semi-arid region in Urmia city of West Azerbaijan province and a humid region in Amol city of Mazandaran province were used. Out of twelve time-series models defined for the Long Short-Term Memory (LSTM) network, the best model was identified. Then, LSTM modeling was performed based on pre-processing methods of Discrete Wavelet Transform (DWT) and Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition (CEEMD). The results showed that the selected model has high ability and efficiency in estimating the amount of river discharge. On the other hand, pre-processing methods improved the results such that the DC evaluation criterion in the wavelet transform increased from 0.93 to 0.95 in the Nazloo River and from 0.83 to 0.90 in the Chalous River. The best evaluation results for test data using wavelet transform for the Nazloo River in the semi-arid climate with evaluation criteria of R=0.977, DC=0.954, and RMSE=0.018 were obtained. Furthermore, the results of the sensitivity analysis indicated that the discharge parameter of one day before is the most effective in daily discharge estimation.

    Keywords: wavelet transform, empirical mode decomposition, maximum temperature, Artificial Neural Networks, Deep Learning}
  • علیرضا امیرتیموری، منصور صوفی*، مهدی فدایی، مهدی همایونفر

    واردات و صادرات در همه کشورها نقش مهمی در رشد اقتصادی ایفا می کنند. بنابراین، انتخاب محصولات مناسب، باعث افزایش رقابت پذیری کشور در تجارت جهانی می شود. زعفران یکی از مهم ترین و متمایزترین محصولات غیرنفتی ایران برای صادرات است. هدف این مطالعه، پیش بینی صادرات زعفران از طریق سه الگوریتم داده کاوی و انتخاب الگوریتم مناسب در پیش بینی است. دوره نمونه مدل های پیش بینی شامل داده های صادرات زعفران ایران از سال 2012 تا 2019 است که از انجمن زعفران ایران جمع آوری شده اند. پس از انجام مراحل آماده سازی داده، پیش بینی صادرات زعفران با استفاده از سه الگوریتم داده کاوی شامل شبکه عصبی مصنوعی، یادگیری عمیق و درخت تقویت گرادیانی انجام شد. برای انتخاب یک مدل پیش بینی بهتر، اعتبار مدل نقش مهمی ایفا می کند. صحت پیش بینی سه مدل طراحی شده به کمک خطای مطلق (036/0 = شبکه ی عصبی مصنوعی،  031/0 = یادگیری عمیق شبکه،   047/0 = درخت تقویت گرادیانی)، معیار R2 (045/0 = شبکه ی عصبی مصنوعی، 044/0 = یادگیری عمیق شبکه، 073/0 = درخت تقویت گرادیانی) و همبستگی (95/0 = شبکه ی عصبی مصنوعی، 98/0 = یادگیری عمیق شبکه،  97/0 = درخت تقویت گرادیانی) اندازه گیری شدند. براساس یافته ها، تمامی این سه مدل طراحی شده دقیق هستند و خطای پیش بینی آن ها بسیار کم و نزدیک به هم است. اما با تفاوت ناچیز، شبکه یادگیری عمیق کمترین خطا را دارد. نتایج می توانند برای برنامه ریزی دقیق تر صادرات زعفران مفید باشند.

    کلید واژگان: یادگیری عمیق, درخت تقویت گرادیانی, شبکه عصبی, پیش بینی, صادرات زعفران}
    Alireza Amirteimoori, Mansour Soofi *, Mehdi Fadaei, Mahdi Homayounfar

    Imports and exports in all countries play an important role in economic growth. Therefore, choosing the right products will increase the country's competitiveness in world trade. Saffron is one of the most important and distinctive non-oil products of Iran for export. The purpose of this study is to predict the export of saffron through three machine learning algorithms and select a proper algorithm for predicting. The sample period of the forecasting models includes the data of Iran Saffron export from 2012 to 2019 which have been collected from the Iran Saffron Association. After performing the data preparation steps, the saffron export prediction was performed using three data mining algorithms including artificial neural network, deep learning, and gradient boost tree. To choose a better forecasting model, the validity of the model plays an essential role. Predictive validity of three designed models, using Absolute Error (Artificial neural network = 0.036, Network deep learning = 0.031, Gradiant boost tree = 0.047), R-squared (Artificial neural network = 0.045, Network deep learning = 0.044, Gradiant boost tree = 0.073) and Correlation (Artificial neural network = 0.95, Network deep learning = 0.98, Gradiant boost tree = 0.97) were measured. Based on the findings, all of these three designed models are accurate and their prediction error is very low and close to each other. However, with insignificant differences, the deep learning network has less error. The results could be useful for more accurate planning of saffron exports.

    Keywords: Prediction, Saffron Exports, Gradient Boost Tree, deep learning, Neural network}
  • شهرزاد فلاحت نژاد ماهانی، اعظم کرمی*

    در سال های اخیر استفاده از یادگیری عمیق در کشاورزی دقیق به منظور تشخیص و شمارش آفات و یا بیماری های گیاهان، سمپاشی هوشمند، تخمین سطح زیر کشت و نظارت بر روند رشد گیاهان جهت مقابله با عوامل بازدارنده و یا کاهش دهنده رشد و با هدف افزایش بهره وری محصولات کشاورزی به سرعت رو به افزایش است. در این مقاله، به طراحی الگوریتمی برگرفته از شبکه عصبی عمیق YOLOv5s جهت تشخیص و شمارش خودکار کاکل های گیاه ذرت پرداخته شده است. برای این منظور، از تصاویر اخذ شده توسط پهپاد از مزرعه ذرت در دو تاریخ متفاوت جهت آموزش و ارزیابی شبکه استفاده گردیده و با توجه به نوع و اندازه داده به اعمال تغییراتی در معماری و تابع فعال سازی الگوریتم اصلی YOLOv5s با هدف افزایش تعداد پارامترهای شبکه، کاهش بیش برازش و افزایش دقت تشخیص پرداخته شد و الگوریتم Modified YOLOv5s که به اختصار MYOLOv5s نام دارد به عنوان نسخه بهبودیافته YOLOv5s با قابلیت شناسایی و شمارش کاکل های ذرت با مقادیر ضریب تبیین (R2) 99.28 درصد و دقت متوسط (AP) 95.30 درصد حاصل شد. همچنین، عملکرد روش پیشنهادی به کار گرفته شده در این مقاله با الگوریتم های معتبر معرفی شده در این زمینه ,TasselNetv2+ Faster R-CNN و RetinaNet مقایسه گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مقادیر ضریب تبیین برای این سه شبکه به ترتیب 77.86، 86.83 و 95.53 درصد می باشد. همچنین برای الگوریتم های Faster R-CNN و RetinaNet مقادیر دقت متوسط 76.99 و 77.66 درصد به دست آمد. این نتایج نشان می دهند که الگوریتم MYOLOv5s حداکثر مقادیر ضریب تبیین R2 و دقت متوسط (AP)، دقت (Precision) و یادآوری (Recall) را دارد که بیانگر کارایی بالای روش پیشنهادی در تشخیص کاکل ذرت است. شایان ذکر است MYOLOv5s با دارا بودن سرعت پردازش 84 فریم بر ثانیه سریع ترین روش در تشخیص کاکل ذرت محسوب می گردد.

    کلید واژگان: پردازش تصویر, پهپاد, تشخیص شی, کاکل ذرت, یادگیری عمیق}
    Sh. Falahat Nejad Mahani, A. Karami *
    Introduction

    Maize is one of the most important cereal crops worldwide, providing staple food for people globally. Counting maize tassels provides essential information about yield prediction, growth status, and plant phenotyping, but traditional manual approaches are expensive and time-consuming. Recent developments in technology, including high-resolution RGB imagery acquired by unmanned aerial vehicles (UAVs) and advanced machine-learning techniques such as deep learning (DL), have been used to analyze genotypes, phenotypes, and crops.In this study, we modified the YOLOv5s single-stage object detection technique based on a deep convolutional neural network and named it MYOLOv5s. We incorporated BottleneckCSP structures, Hardswish activation function, and two-dimensional spatial dropout layers to increase tassel detection accuracy and reduce overfitting. Our method's performance was compared with three state-of-the-art algorithms: Tasselnetv2+, RetinaNet, and Faster R-CNN. The results obtained from our proposed method demonstrate the effectiveness of MYOLOv5s in detecting and counting maize tassels. 

    Materials and Methods

    The High-Intensity Phenotyping Site (HIPS) dataset was collected from the large field at the Agronomy Center for Research and Education (ACRE) of Purdue University, located in West Lafayette, Indiana, USA during the 2020 growing season. A Sony Alpha 7R-III RGB camera mounted on a UAV at a 20m altitude captured high-resolution orthophotos with a pixel resolution of 0.25 cm. The dataset consisted of two replications of 22 entries each for hybrids and inbreds, planted on May 12 using a two-row segment plot layout with a plant population of 30,000 per acre. The hybrids and inbreds in this dataset had varying flowering dates, ranging from 20 days between the first and last variety.This article uses orthophotos taken on July 20th and 24th to train and test the proposed deep network "MYOLOv5s." These orthophotos were divided into 15 images (3670×2150) and then cropped to obtain 150 images (608 × 2048) for each date. Three modifications were applied to the original YOLOv5s to form MYOLOv5s: BottleneckCSP structures were added to the neck part of the YOLOv5s, replacing some C3 modules; two-dimensional spatial dropout layers were used in the defect layer; and the Hardswish activation function was utilized in the convolution structures. These modifications improved tassel detection accuracy. MYOLOv5s was implemented in the Pytorch framework, and the Adam algorithm was applied to optimize it. Hyper-parameters such as the number of epochs, batch size, and learning rates were also optimized to increase tassel detection accuracy.

    Results and Discussion

    In this study, we first compared the original and modified YOLOv5s techniques, and our results show that MYOLOv5s improved tassel detection accuracy by approximately 2.80%. We then compared MYOLOv5s performance to the counting-based approach TasselNetv2+ and two detection-based techniques: Faster R-CNN and RetinaNet. Our results demonstrated the superiority of MYOLOv5s in terms of both accuracy and inference time. The proposed method achieved an AP value of 95.30% and an RMSE of 1.9% at 84 FPS, making it about 1.4 times faster than the other techniques. Additionally, MYOLOv5s correctly detected the highest number of maize tassels and showed at least a 17.64% improvement in AP value compared to Faster R-CNN and RetinaNet, respectively. Furthermore, our technique had the lowest false positive and false negative values. The regression plots show that MYOLOv5s provided slightly higher fidelity counts than other methods.Finally, we investigated the effect of score values on the performance of detection-based models and calculated the optimal values of hyperparameters.

    Conclusion

    The MYOLOv5s technique outperformed other state-of-the-art models in detecting maize tassels, achieving the highest precision, recall, and average precision (AP) values.The MYOLOv5s method had the lowest root mean square error (RMSE) value in the error counting metric, demonstrating its accuracy in detecting and counting maize tassels.We evaluated the correlation between predicted and ground-truth values of maize tassels using the R2 score, and for the MYOLOv5s method, the R2 score was approximately 99.28%, indicating a strong correlation between predicted and actual values.The MYOLOv5s method performed exceptionally well in detecting tassels, even in highly overlapping areas. It accurately distinguished and detected tassels, regardless of their proximity or overlap with other objects.When compared to the counting-based approach TasselNetv2+, our proposed MYOLOv5s method showed faster inference times. This suggests that the MYOLOv5s method is computationally efficient while maintaining accurate tassel detection capabilities.

    Keywords: deep Learning, Image processing, Maize Tassel, Object Detection, UAV}
  • امید حاجی سمیعی، مهدی ملازاده*، محمد اکبری
    در دهه‏های گذشته به دلیل برداشت بی‏رویه از منابع آب زیرزمینی، کاهش بارندگی‏ها و افزایش دمای هوا، سطح آب‏های زیرزمینی به شدت کاهش پیدا کرده است. بر اساس پژوهش‏های قبلی، کشور ایران از 130 میلیارد مترمکعب منابع آب زیرزمینی برخوردار بوده؛ اما منابع آب تجدیدشونده در 20 سال گذشته به 110 میلیارد مترمکعب و در شش سال گذشته به کمتر از 100 میلیارد مترمکعب کاهش یافته است. بنابراین مسیله تغییرات سطح آب زیرزمینی و پیش‏بینی این تغییرات از اهمیت ویژه‏ای برخوردار است. در این پژوهش سعی بر آن شد تا مدلی توسعه داده شود که با استفاده از الگوریتم جذب داده به پیش‏بینی این تغییرات بپردازد. علاوه بر این، یک مدل یادگیری عمیق نیز به‏ عنوان مدل رقیب توسعه داده شد تا نتایج حاصل از مدل پیشنهادی با آن مورد مقایسه قرار گیرند. استان خراسان جنوبی به‏ عنوان مطالعه موردی برای مدل‏سازی انتخاب شد. مقایسه بین مدل پیشنهادی و رقیب نشان داد مدل پیشنهادی توانایی بسیار زیادی در پیش‏بینی داشته و دقت آن حدود دقت مدل رقیب است. براساس این ارزیابی، برای مدل پیشنهادی و مدل رقیب، ضریب تبیین () به ترتیب برابر 91/0 و 95/0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب برابر 18/0 و 20/0 به دست آمدند. همچنین ارایه‏ صریح روابط و پارامترهای مدل در کنار ارایه‏ عدم قطعیت‏ها و یک بازه‏ اطمینان‏پذیری، از سایر مزایای مدل پیشنهادی است که می‏تواند آینده گسترده‏ای را برای الگوریتم‏های جذب داده فراهم آورد. البته مدل‏های یادگیری ماشین و یادگیری عمیق که امروزه کاربرد گسترده‎‏‏ای دارند، چنین مزایایی را ارایه نمی‏کنند.
    کلید واژگان: سطح آب زیرزمینی, الگوریتم فیلتر ذره, ماهواره GRACE, یادگیری عمیق, داده ماهواره‏ای}
    Omid Hajisamiei, Mahdi Mollazadeh *, Mohammad Akbari
    In the past decades, due to excessive extraction of underground water resources, decrease in rainfall and increase in air temperature, the level of underground water has decreased drastically. According to previous researches, Iran has 130 billion cubic meters of underground water resources; but in the last 20 and six years, renewable water resources have decreased to 110 and less than 100 billion cubic meters, respectively. Therefore, the issue of underground water level changes and the prediction it, is of particular importance. Therefore, in this research, a model was developed to predict these changes using the data absorption algorithm. In addition, a deep learning model was also developed as a competing model to compare the results of the proposed model with it. South Khorasan province was selected as a case study for modeling. The comparison between the proposed model and the competing model showed that the proposed model has a very high prediction ability and its accuracy is close to the accuracy of the competitor model. Based on this evaluation, for the proposed model and the competing model, (R2) was equal to 0.91 and 0.95, and the root mean square error (RMSE) was equal to 0.18 and 0.20, respectively. Also, explicit presentation of equations and parameters of the model along with providing uncertainties and a confidence interval are other advantages of proposed model that can provide a wide future for data absorption algorithms. Meanwhile, machine learning and deep learning models, that are widely used today, do not provide such benefits.
    Keywords: Groundwater level, Particle Filter Algorithm, GRACE satellite, Deep learning, Satellite data}
  • محمد شجاع الدینی، سید اشکان موسویان*، سکینه بابایی
    این تحقیق، به منظور سنجش هوشمند و سریع وضعیت کلنی ها از نظر بازده تولید عسل در طی دوره چرا، و ارایه یک روش مبتنی بر سامانه بینایی ماشین انجام شد. با بهره گیری از روش یادگیری عمیق، در ابتدا محدوده شان و سپس الگوی هندسی، بافتی و رنگی عسل تشخیص داده شد. پس از آن، مقدار درصد مساحت عسل محاسبه شد. برای این کار، آزمون عکسبرداری توسط دوربین دیجیتال از کلنی های زنبور عسل به نحوی طراحی و اجرا شد که طی آن وضعیت های مختلف عسل روی شان قرار داشت. در مرحله تحلیل تصاویر، از شبکه عصبی کانولوشنی با الگوریتم YOLOv5 و روش بخش بندی معنایی استفاده شد. نتایج نشان داد که سامانه هوشمند ارایه شده توانایی شناسایی قاب از محیط پیرامونی تصویر را با دقت بیش از 88 درصد دارد. همچنین نواحی مربوط به عسل در هر شان با دقت حدود 83 درصد و با سرعت حدود 240 برابر زنبوردار خبره شناسایی شد. این نتایج به طور همزمان با شمارش دستی توسط یک زنبوردار ماهر مورد تایید قرار گرفت. با توجه به افزایش سرعت تخمین، کاهش خطای انسانی و در نتیجه کاهش زمان اختلال در فعالیت کلنی، روش ارایه شده می تواند جایگزین مناسبی برای روش سنتی استفاده از کادرگذاری به منظور بازدیدهای دوره ای و برآورد بازدهی تولید عسل باشد.
    کلید واژگان: الگوریتم YOLOv5, بازده تولید عسل, بینایی ماشین, روش بخش بندی معنایی, یادگیری عمیق}
    Mohammad Shojaaddini, Ashkan Moosavian *, Sakineh Babaei
    This study was performed to intelligent and rapid assessment of the status of colonies in terms of honey production efficiency during foraging period, and presenting a method based on machine vision system. Using deep learning method, at first the comb frame and then the geometric, textural and color pattern of honey were identified. After that, the percentage of honey area was calculated. To do this, the imaging test of bee colonies using digital camera was designed and performed in such a way that different states of cells were present on the combs. In image analysis stage, the convolutional neural network with YOLOv5 algorithm and semantic segmentation method were used. The results showed that the present intelligent system has the ability to detect the comb frame from the surrounding environment of the image with an accuracy of more than 88%. Also, honey-related areas in each comb were identified with almost 83% accuracy and about 240 times quicker that of an expert beekeeper. These results were simultaneously confirmed with manual counting by a skilled beekeeper. Due to increase in the estimation speed, reduction of human error and consequently reduction of disruption time in colony activity, the proposed method can be a proper alternative to the traditional method of using framing technique for regular visits and evaluation of honey production efficiency.
    Keywords: Deep learning, Honey Production Efficiency, Machine Vision, Semantic Segmentation Method, YOLOv5 Algorithm}
  • عاطفه اسمخانی، سید یوسف عرفانی فرد*، علی درویشی بلورانی، نجمه نیسانی سامانی
    سابقه و هدف

    شناسایی و تهیه نقشه پراکنش گونه های گیاهی در مقیاس تک درخت با استفاده از داده های سنجش از دور در مدیریت پایدار جنگل از اهمیت زیادی برخوردار است. از سوی دیگر، امروزه پرنده های هدایت پذیر از دور (پهپادها) امکان تهیه داده های سنجش از دور با تفکیک پذیری مکانی و زمانی بالا را فراهم آورده اند. این امر پایش تک درختان را تسهیل کرده و اطلاعات لازم در مورد ویژگی های کمی و کیفی آنها از جمله نوع گونه را فراهم می آورد. روش های مبتنی بر یادگیری ماشین بستر لازم برای شناسایی گونه های درختی با استفاده از تصاویر رنگی پهپاد را فراهم کرده اند. با این حال این روش ها از صحت بالایی برخوردار نیستند. علاوه بر این، شباهت گیاهان در محدوده مریی امواج الکترومغناطیسی در تصاویر رنگی پهپاد باعث بروز خطا در شناسایی گونه می شود. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تلفیق تصاویر رنگی و مدل رقومی سطح (DSM) پهپاد و الگوریتم یادگیری عمیق در شناسایی گونه در یک منطقه جنگلی بنه - بادام انجام گرفت. 

    مواد و روش ها

    بخشی از توده های بنه - بادام جنگل تحقیقاتی استان فارس با مساحت 24 هکتار برای این منظور انتخاب شد. منطقه مذکور با 649 تصویر رنگی با تفکیک پذیری مکانی 5/3 سانتیمتر ثبت شده با یک پهپاد فانتوم 4 پرو در 16 خط پرواز پوشش داده شد. علاوه بر ارتوفتو، از داده های پهپاد DSM منطقه مطالعاتی با تفکیک پذیری مکانی مشابه استفاده شد. DSM با استفاده از روش وزن دهی معکوس فاصله (IDW) تهیه شد. سپس تصاویر رنگی به تنهایی و نیز با تلفیق آنها با DSM در شناسایی درختان بنه و درختچه های بادام با استفاده از الگوریتم شبکه عصبی پیچشی (CNN) مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج با استفاده از معیارهای صحت سنجی (مانند صحت، سطح زیر منحنی (AUC) مشخصه نسبی عملکرد) ارزیابی شدند. 

    یافته ها

    نتایج نشان دادند با استفاده از تصاویر رنگی، درختچه های بادام (صحت 77/0، AUC 82/0) با صحت تقریبا مشابه درختان بنه (صحت 76/0، AUC 80/0) شناسایی شدند. در صورتی که با رویکرد تلفیق تصاویر رنگی و DSM، درختان بنه (صحت 85/0، AUC 85/0) با صحت بیشتر نسبت به درختچه های بادام (صحت 81/0، AUC 83/0) شناسایی شدند. نقشه نهایی منطقه مطالعاتی از 455 درخت بنه و 1951 درختچه بادام تشکیل شد. همچنین تفسیر بصری نتایج نشان داد علیرغم نزدیکی ارزش عددی معیارهای صحت سنجی، شناسایی گونه ها با استفاده از تلفیق تصاویر رنگی و DSM پهپاد از صحت بیشتری برخوردار بودند. 

    نتیجه گیری

    به طور کلی، مطالعه حاضر نشان داد تلفیق تصاویر رنگی و DSM پهپاد می تواند منجر به بهبود شناسایی دو گونه درختی بنه و درختچه ای بادام در منطقه مطالعاتی شود. همچنین مطالعه حاضر بر توانایی الگوریتم CNN در تهیه نقشه گونه های گیاهی تاکید دارد.

    کلید واژگان: شناسایی گونه های گیاهی, مشخصه نسبی عملکرد, فانتوم 4 پرو, یادگیری عمیق, CNN}
    Atefeh Esmkhani, Yousef Erfanifard *, Ali Darvishi Boloorani, Najmeh Neysani Samany
    Background and objectives

    Identification and mapping of tree species at single-tree levels using remotely sensed data is important in sustainable forest management. On the other hand, UAVs provide possibilities to acquire remotely sensed data with high spatial and temporal resolution that facilitate monitoring single tree and assessing quantitative and qualitative characteristics of trees such as species types. Methods based on machine learning can identify species types on UAV colour images but not with high accuracies. Additionally, similarity of trees in visible wavelengths registered on UAV colour images causes errors in species recognition. Therefore, this study was aimed to evaluate combination of UAV-based colour imagery and digital surface model (DSM) and deep learning algorithms in species recognition of a Pistacia-Amygdalus stand.

    Material and Methods

    A part of Pistacia-Amygdalus stands in the wild pistachio research forest with an area of 24 ha was selected for this study. The study area was covered by 649 colour images with spatial resolution of 3.5 cm in 16 flight lines acquired by a Phantom 4Pro UAV. In addition to orthophoto, the DSM with similar spatial resolution was obtained by inverse distance weighted (IDW) method. The colour images and the combination of colour images and DSM were then used by Convolutional Neural Networks (CNNs) to identify Pistacia trees and Amygdalus shrubs. Results were evaluated by indices of accuracy assessment (e.g., accuracy, area under curve (AUC) of receiver operating characteristics).

    Results

    The results on colour images showed that Amygdalus shrubs (accuracy=0.77, AUC=0.82) were identified with slightly higher accuracy than Pistacia trees (accuracy=0.76, AUC=0.80). Moreover, the results on combination of colour images and DSM showed that Pistacia trees (accuracy=0.85, AUC=0.85) were identified with higher accuracy than Amygdalus shrubs (accuracy=0.81, AUC=0.83). The final map was consisted of 455 Pistacia trees and 1951 Amygdalus shrubs. In addition, the visual interpretation of results revealed that species recognition on the combination of colour images and DSM had higher accuracy despite almost similar values of the indices of accuracy assessment.

    Conclusions

    In general, the present study explored that combination of colour images and DSM can facilitate species recognition of Pistacia trees and Amygdalus shrubs. Furthermore, this study confirms the capability of CNN in mapping of species at the individual level.

    Keywords: Species recognition, Receiver operating characteristic, Phantom 4Pro, Deep Learning, CNN}
  • رمضان هادی پور رکنی، عزت الله عسکری اصلی ارده*، سجاد سبزی

    امروزه اجرای کشاورزی دقیق با هدف مدیریت و کنترل آفات می تواند در استفاده بهینه سموم، کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی و تضمین سلامتی بشر موثر باشد، لیکن مدیریت تک تک درختان در سطح وسیع چالش بزرگی به شمار می آید. بنابراین، به کارگیری یک سامانه بینایی ماشین برای پایش و شناسایی آفات درختان در مرحله داشت ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش، یک پهپاد مجهز به دوربین برای شناسایی آفات در نقاط مختلف باغ مرکبات مورد استفاده قرار گرفت. برای انتخاب بهینه سرعت خطی پهپاد، سه سرعت در محدوده 10، 20 و 30 سانتی متر بر ثانیه در نظر گرفته شد. ویدیوهای ثبت شده پس از فریم بندی و تغییر ابعاد به سه مدل از پیش آموزش دیده شده یادگیری عمیق AlexNet، VGG-16 و GoogleNet ارایه شد. برای انتخاب الگوریتم مناسب، سه الگوریتم بهینه ساز متفاوت یعنی SGDm، RMSProp و Adam در فرآیند آموزش شبکه مورد استفاده قرار گرفت. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل GoogleNet به کمک الگوریتم SGDm از نظر دقت تشخیص، بهترین عملکرد را داشته است. بیشترین دقت تشخیص آفت به مقدار 43/96% در سرعت 10 سانتی متر بر ثانیه به دست آمد، به طوری که با افزایش محدوده سرعت به 30 سانتی متر بر ثانیه، میزان دقت تشخیص به مقدار 13% کاهش یافت. نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از ترکیب پهپاد و روش های هوش مصنوعی می تواند به متخصصان و کشاورزان در مدیریت و کنترل آفات باغ مرکبات کمک نماید.

    کلید واژگان: بینایی ماشین, تشخیص آفات, مرکبات, یادگیری عمیق, یادگیری انتقالی}

    Today, the implementation of precision agriculture to manage and control citrus pests can effectively optimize pesticide use, reducing adverse environmental effects and ensuring human health. But managing individual trees on a large scale is a big challenge. Therefore, using a machine vision system seems necessary to monitor and identify pests in different partsof the trees at different times. In this study, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) equipped with a camera was used to identify pests in other parts of the citrus orchard. For the optimal selection of the UAV linear speed, three speeds in the range of 10, 20, and 30 cm/s were considered. After framing and formatting, the recorded videos were trained in three pretrained models: AlexNet, VGG-16, and GoogleNet. Three optimization algorithms were used in the network training process: SGDm, RMSProp, and Adam. The evaluation results showed that the AlexNet model, with the help of SGDm algorithm, had the best performance in terms of detection accuracy. The highest pest detection accuracy was 96.43% at a velocity of 10 cm/s, so increasing the linear velocity to 30 cm/s reduced the detection accuracy by 13%. The results of this study show that using a combination of UAV technology and artificial intelligence methods can help professionals and farmers manage and control citrus orchard pests.

    Keywords: Citrus, Deep Learning, Machine vision, Pest detection, Transfer Learning}
  • کیومرث روشنگر*، سمیرا جولازاده
    سابقه و هدف

    ارزیابی و برآورد میزان انتقال رسوب، از دیرباز یکی از مسایل عمده و اصلی مهندسان هیدرولیک و رودخانه بوده است. تعیین میزان بار بستری که در رودخانه ها حمل می شود، به عوامل متفاوتی بستگی داشته و همین عامل باعث پیچیدگی این پدیده شده است. مطالعات انجام شده بر روی رودخانه های مختلف نشانگر این مسیله می باشد که مقدار بار بستر انتقالی در شرایط مختلف هیدرولیکی و هیدرولوژیکی متفاوت می باشد، علاوه بر این خصوصیات فیزیکی ذرات بار بستر هم تاثیر بسزایی در میزان دقت مدل های پیش بینی دارد از طرفی علیرغم تاکید بر غیرقابل اعتماد بودن معادلات تجربی که بر روی یک ناحیه خاص گسترش یافته اند، متاسفانه مطالعات محدودی بر روی تغییرات موقتی بار بستر انجام شده است. از این رو بررسی قابلیت پیش بینی این پدیده از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این مطالعه سعی بر برآورد بار بستر در رودخانه های با بستر شنی با استفاده از روش های کلاسیک و هوشمند شده است.

    مواد و روش ها

    روش های یادگیری ماشین به دلیل دقت زیاد در پیش بینی مسایل مختلف در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. از این رو در مطالعه حاضر، از دو روش شبکه عصبی مصنوعی کلاسیک (ANN) و یادگیری عمیق از نوع حافظه طولانی کوتاه مدت (LSTM) که نوعی شبکه عصبی مصنوعی با لایه ها و الگوریتم های تقویتی برای بهبود عملکرد شبکه می باشد؛ برای پیش بینی انتقال بار بستر 19 رودخانه با بستر شنی استفاده شده است. برای تعریف مدل های مناسب برای شبکه ها، نتایج حاصل از 10 فرمول تجربی در پیش بینی بار بستر مورد ارزیابی قرار گرفته و از پارامترهای فرمول های برتر به عنوان ورودی شبکه های هوشمند استفاده شده است.

    یافته ها

    نتایج نشان داد همه ی فرمول های تجربی از نتایج بسیار ضعیفی برخوردار بوده اند؛ به طوری که اکثر فرمول ها، بار بستر را با شاخص اختلاف r بیشتر از 100 پیش بینی کرده اند. با این حال روش های ماشینی با پارامترهای ورودی حاصل از فرمول ها تجربی از دقت قابل قبولی در پیش بینی بار بستر برخوردار بوده است و در مقایسه روش های ماشینی، روش LSTM نتایج دقیق تری را نسبت به روش ANN ارایه داده است. در نهایت مدل مربوط به پارامترهای فرمول بگنولد در روش LSTM با 900/0 DC=و 024/0 RMSE= برای داده های قسمت صحت سنجی برترین مدل حاصل از این تحقیق می باشد و پارامتر قطر متوسط ذرات رسوب (D50) که پارامتر مشترک سه مدل برتر می باشد موثرترین پارامتر در پیش بینی بار بستر انتخاب شده است.

    نتیجه گیری

    با وجود عملکرد خیلی ضعیف فرمول های تجربی در پیش بینی انتقال رسوب، شبکه های هوشمند با پارامترهای ورودی حاصل از فرمول های تجربی از نتایج مطلوبی برخوردار بوده اند. همچنین شبکه یادگیری عمیق LSTM نسبت به شبکه عصبی مصنوعی ANN در پیش بینی انتقال بار بستر از کارایی بالاتری برخوردار بوده که بیانگر این است که حفظ حافظه آموزش در طول روند آموزش و اضافه کردن لایه های تقویتی به شبکه، باعث بهبود عملکرد شبکه شده و دقت شبکه را در آموزش های بعدی افزایش می دهد.

    کلید واژگان: پیش بینی رسوب, بار بستر, روابط کلاسیک تجربی, شبکه عصبی مصنوعی, یادگیری عمیق}
    Kiyumars Roshangar *, Samira Joulazadeh
    Background and objectives

    Assessing and estimating sediment transport from a long time ago is one of the major issues for hydraulic and river engineers. Determining the amount of bed load carried in rivers depends on various factors, and this factor has complicated this phenomenon. Studies on different rivers show that the amount of bed load in different hydraulic and hydrological conditions is different. In addition, the physical properties of bed load particles have a significant effect on the accuracy of model prediction, On the other hand, despite the emphasis on the unreliability of experimental equations that have been extended over a specific area, unfortunately, limited studies have been conducted on temporary changes in bed load. Therefore, Investigating the predictability of this phenomenon is of great importance. In this study, we will try to estimate the bed load in gravel bed rivers using classical and intelligent methods.

    Materials and methods

    Machine learning methods due to their high accuracy in predicting various issues have been noted in recent years . Therefore, in the present study, two methods of classical artificial neural network (ANN) and deep learning of long short-term memory (LSTM), which is a kind of artificial neural network with layers and amplification algorithms to improve network performance; have been used to predict the bed load of 19 gravel-bed rivers. To define suitable models for networks, the results of 10 experimental formulas in bed load prediction have been evaluated and the parameters of superior formulas have been used as the input of intelligent networks.

    Results

    The results showed that all experimental formulas had very poor results; As most formulas have predicted the bed load with a Discrepancy index of r greater than 100. However, machine methods with input parameters obtained from experimental formulas have acceptable accuracy in predicting bed load. and in comparison with machine methods, LSTM method has provided more accurate results than ANN method. Finally, the model related to the parameters of Begnold formula in LSTM method with DC= 0.900 and RMSE= 0.024 for the test data is the best model obtained from this research and The average diameter of sediment particles (D50), which is a common parameter of the top three models, has been selected as the most effective parameter in predicting bed load.

    Conclusion

    Despite the very poor performance of experimental formulas in predicting sediment transport, intelligent networks with input parameters derived from experimental formulas have had good results. Also, LSTM network is more efficient than artificial neural network (ANN) in predicting bed load transfer, which indicates that Maintaining training memory during the training process and adding reinforcement layers to the network improves network performance and increases network accuracy in subsequent training.

    Keywords: Sediment Prediction, bed load, Classical Experimental Formula, Artificial neural network, Deep Learning}
  • رحیم آزادنیا*
    خاک یکی از مهم ترین منابع تولید در کشاورزی محسوب می شود. بنابراین با شناسایی دقیق خاک و خصوصیات مهم آن می توان به مدیریت صحیح و استفاده پایدار از زمین های کشاورزی دست یافت. مطالعه حاضر با هدف شناسایی انواع بافت خاک با استفاده از روش بینایی ماشین و شبکه عصبی پیچشی عمیق انجام شد. مدل کانولوشن ارایه شده از دو بلوک متفاوت تشکیل شده است که شامل انواع لایه ها از جمله لایه های پیچشی، لایه های تجمیع کننده بیشینه، لایه های هموارساز، لایه برون انداز، نرمال سازی دسته ای، لایه های تماما متصل و یک طبقه بند ماشین بردار پشتیبان بود. این مدل بر روی تصاویر نمونه های مختلف خاک (11 نوع بافت و مجموعا 790 نمونه) مورد آموزش و آزمون قرار گرفت. این داده ها توسط یک سامانه بینایی ماشین و یک دوربین تلفن همراه هوشمند آماده سازی شدند. پارامترهای آماری مهم از جمله دقت، صحت، خاصیت، حساسیت و مساحت زیر نمودار به ترتیب 65/99 %، 75/98 %، 8/99 %، 75/98 و 27/99 %، با استفاده از ماتریس اغتشاش محاسبه شد. مدل پیشنهادی توانست با دقت 1/98 % تصاویر نمونه های خاک را با موفقیت طبقه بندی نماید. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل پیاده سازی شده در این مطالعه می تواند جایگزین مناسبی برای روش های پر هزینه و زمان بر آزمایشگاهی تعیین نوع بافت خاک باشد.
    کلید واژگان: بافت خاک, یادگیری عمیق, طبقه بندی, بینایی ماشین}
    Soil is one of the most important sources of production in agriculture. Therefore, with the determination of soil and its important characteristics, proper management and sustainable use of agricultural lands can be achieved. The current study aimed to predict the soil texture using a machine vision system and deep convolutional neural network (DCNN) algorithm. The proposed CNN model was composed of two blocks, including convolutional layers, max pooling layers, a dropout layer, batch normalization layers, fully connected layers, and a support vector machine classifier. This model was trained and tested on the images of different soil samples (11 types of soil texture and a total of 790 soil sample images). The data is prepared by a machine vision system and a smartphone camera (Galaxy A8). Using the confusion matrix, important statistical parameters such as accuracy, precision, specificity, sensitivity, and area under the curve were obtained at 99.65%, 98.75%, 99.8%, 98.75, and 99.27%, respectively. The suggested model successfully and correctly classified the soil sample images with 98.1% accuracy. The obtained results indicated that this study's implemented deep learning model can be a proper alternative to costly and time-consuming laboratory methods for determining soil texture.
  • حسن احمدی*، حمیدرضا رحیمی

    در سال های اخیر به دلیل بروز خشکسالی در کشور، مساله مدیریت منابع آب موجود از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است و این توجه هرچه بیشتر به مدیریت مخازن وپیش بینی میزان حجم آب به منظور ارایه سیاست های مناسب بهره برداری می باشد. از طرف دیگر، بارش های فصلی و بیش از حد، تغییرات شگرفی در بسترسازی رودخانه ها و حوضه های آبریز ایجاد نمود که بررسی مدل های پیش بین را در شرایط وقوع باران های شدید، بیش از پیش مشخص می نماید که علاوه بر جلوگیری از خسارات ناشی از وقوع سیلاب، می توان از آب مازاد جاری شده نیز در جهت مطلوب استفاده نمود. ازاین رو عدم تدوین سیاست مناسب بهره برداری به خصوص در شرایط خشکسالی می تواندخسارت های زیادی را به بخش های مصرف کننده آب وارد کند. پیش بینی مناسب جریان های آب و میزان موجودی های مخزن منجر به استفاده از منحنی های فرمان برای استفاده بهینه از سدها و سیستم های مخزنی می شود. در این مقاله، با توجه به اهمیت موضوع، از یک مدل مبتنی بر یادگیری عمیق و آزمون تجربی من-کندال جهت تخمین میزان سیلاب در منطقه کن-سولقان استفاده شد. نتایج نشان داد میزان اختلاف پیش بینی سیلاب منطقه به تفکیک ماهیانه برای شبکه عصبی کانولوشن برابر با 0.00654 و برای روش من-کندال، 0.19532 می باشد. همچنین میزان خطاهای MSE، RMSE، MAE و MPE برای شبکه عصبی به ترتیب برابر با 0.0019، 0.0439، 0.0239، و 0.0159 بدست آمد که نشان از دقت بالای این روش در تخمین میزان سیلاب منطقه است.

    کلید واژگان: پیش بینی, رواناب, سیل, شبکه عصبی, یادگیری عمیق}
    Hasan Ahmadi *, Hamidreza Rahimi

    In recent years, due to drought in the country, the issue of management of available water resources is extremely important, and this attention is increasingly to the management of reservoirs and forecasting the volume of water in order to provide appropriate exploitation policies. On the other hand, seasonal and excessive rainfall caused dramatic changes in the bedding of rivers and catchments, which examines the forecasting models in the event of heavy rains, which in addition to preventing damage in addition to preventing damage. Due to the occurrence of floods, surplus water can also be used in the desired direction. Therefore, not developing a proper operation policy, especially in drought conditions, can cause a lot of damage to water-consuming sectors. Proper forecasting of water flows and reservoir inventories leads to the use of control curves for the optimal use of dams and reservoir systems. In this paper, due to the importance of the subject, a model based on deep learning and Mann-Kendall experimental test was used to estimate the flood rate in the Kan-Sulqan area. The results showed that the monthly difference in flood forecast for the convolution neural network is 0.00654 and for the Men-Kendall method is 0.19532. Also, the error rates of MSE, RMSE, MAE and MPE for the neural network were equal to 0.0019, 0.0439, 0.0239, and 0.0159, respectively, which shows the high accuracy of this method in estimating the flood rate in the region.

    Keywords: Deep learning, Flood, neural network, Prediction, Runoff}
  • علیرضا طاهری دهکردی*، محمدجواد ولدان زوج

    کشاورزی به عنوان عامل محرک رشد و توسعه اقتصادی در کشورهای مختلف دنیا شناخته شده است. در این بین تولید نقشه های سطح زیرکشت به واسطه طبقه بندی کاربری اراضی کشاورزی با استفاده از تصاویر سنجش از دوری، یکی از راهکارهای موثر در تصمیم گیری های کلان این حوزه و تامین امینت غذایی جامعه به شمار می رود. در این پژوهش اراضی کشاورزی با استفاده از تصاویر چندزمانه نوری (سنتینل-2) و رادار با روزنه مجازی (سنتینل-1) به کاربری مختلف محصولات کشاورزی پاییزه و بهاره (شامل گندم، جو، ذرت، یونجه، سیب زمینی و چغندقند) طبقه بندی شد. کلیه مراحل مربوط به آماده سازی تصاویر ماهواره ای، در سامانه برخط گوگل ارث انجین انجام پذیرفته است. جهت طبقه بندی نیز، از شبکه عصبی پیچشی عمیق سه بعدی با ساختاری نوین استفاده گردید. شبکه طراحی شده، علاوه بر استفاده از کرنل های سه بعدی با امکان استخراج همزمان اطلاعات همسایگی و زمانی هر پیکسل، از اتصالات فرار لایه های قبلی بهره برده است. این اتصالات فرار، برخلاف شبکه های پیچشی معمولی پیش خور، سبب استفاده از خروجی لایه های پیچشی قبلی در لایه های جدید می شوند. شبکه طراحی شده به کمک داده های واقعیت زمینی بدست آمده از بازدیدهای میدانی وسیع از منطقه مطالعاتی واقع در شهر شهرکرد به صورت انتها-به-انتها مورد آموزش و ارزیابی قرار گرفته است. پس از تقسیم بندی داده های واقعیت زمینی به دو دسته آموزشی و ارزیابی، ارزیابی شبکه طی 50 بار اجرا داده های آموزشی و ارزیابی متنوع، به طور میانگین 6/91% محاسبه شده است. اتصالات فرار طراحی شده، سبب افزایش دقت طبقه بندی هر کاربری شده و دقت نهایی طبقه بندی را 2% افزایش دادند. روش ارایه شده با دو نوع زمانی و زمانی-مکانی روش های جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان نیز مورد مقایسه قرار گرفت که با اختلاف حداقل 2.4 درصدی، عملکرد بهتری از خود نشان داد.

    کلید واژگان: سنجش از دور, شبکه عصبی کانولوشن, یادگیری عمیق, کاربری اراضی کشاورزی, تصاویر ماهواره ای سنتینل}
    Alireza Taheri Dehkordi *, Mohammad Javad Valadan Zoej

    Agriculture has been recognized as the main motive for economic growth and development in different countries of the world. In the meantime, mapping croplands through the classification of remote sensing images is one of the effective solutions in decision making and providing food security to the community. In this research, croplands are classified into different classes of agricultural products (including wheat, barley, corn, alfalfa, potatoes, and Sugar beets) using multi-temporal optical (Sentinel-2) and synthetic aperture radar (Sentinel-1) satellite images. All the steps related to the preparation of satellite images, have been conducted in the Google Earth Engine online processing platform. A novel three-dimensional deep convolutional neural network is used as the classifier. The designed network, in addition to three-dimensional kernels with the ability to extract spatial and temporal information of each pixel simultaneously, uses some escape connections of the previous layers. These connections, contrary to the feed-forward convolutional networks, feed the output of the previous layers to the new layers. After dividing the ground truth data into two categories of training and evaluation and assessing the performance of the network with 50 different training and evaluation data, the network’s overall accuracy was calculated 91.6% on average. According to the final results, the designed escape connections increased the overall accuracy of classification by 2%. The proposed network was also compared with temporal and spatial-temporal Random Forests and Support Vector Machines which showed a better performance with a difference of at least 2.4%.

    Keywords: remote sensing, Convolutional Neural Network, Deep learning, Cropland Classification, Sentinel satellite images}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال