Non-Invasive Detection of Early Germination in Beans Using Laser Speckle Temporal Analysis and Deep Learning

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 26

فایل این مقاله در 20 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JASTMO-28-3_015

تاریخ نمایه سازی: 13 خرداد 1405

چکیده مقاله:

In their early stages, germination of bean is not externally visible, requiring invasive methods such as physically breaking the seed for detection. This study proposes a non-invasive and automated approach that combines laser speckle imaging with deep learning to identify early-stage germinated defects in beans. Speckle images were captured under coherent laser illumination (λ= ۶۳۳ nm) for samples subjected to germination periods of ۰, ۶, ۱۲, and ۲۴ hours. Two contrast analysis techniques were evaluated: Laser Speckle Spatial Contrast Analysis (LASCA) and the more advanced Laser Speckle Temporal Contrast Analysis (LASTCA), the latter using temporal intensity fluctuations across ۱۲۰ video frames. From the resulting contrast maps, regions of interest (۵۰×۵۰ pixels) were extracted and used to train a Convolutional Neural Network (CNN) for binary classification. The proposed system achieved high performance, with an accuracy of ۹۲.۳۳% and sensitivity of ۹۸.۲۱%, successfully detecting germinated defects invisible to conventional inspection. By integrating temporal bio-speckle analysis with deep learning, this method offers a scalable solution for intelligent, non-destructive grain inspection—addressing a critical gap in current computer vision systems and contributing to the advancement of Agribusiness ۴.۰.

نویسندگان

Eli Veiga Junior

Informatics and Knowledge Management Post-Graduation Program, Nove de Julho University (UNINOVE), Vergueiro Street ۲۳۵/۲۴۹, São Paulo ۰۱۵۰۴-۰۰۱, Brazil.

Sidnei Alves de Araújo

Informatics and Knowledge Management Post-Graduation Program, Nove de Julho University (UNINOVE), Vergueiro Street ۲۳۵/۲۴۹, São Paulo ۰۱۵۰۴-۰۰۱, Brazil.

Alessandro Melo Deana

Informatics and Knowledge Management Post-Graduation Program, Nove de Julho University (UNINOVE), Vergueiro Street ۲۳۵/۲۴۹, São Paulo ۰۱۵۰۴-۰۰۱, Brazil. ۲ Biophotonics Applied to Health Sciences Graduate Program, Nove de Julho University (UNINOVE),

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Ansari, M. Z., Da Silva, L. C., Da Silva, J. ...
  • Belan, P. A., de Macedo, R. A. G., Alves, W. ...
  • Braga Jr, R. A., Rabelo, G. F., Granato, L. R., ...
  • Bravo, D. T., Lima, G. A., Alves, W. A. L., ...
  • Briers, J. D. and Webster, S. ۱۹۹۶. Laser Speckle Contrast ...
  • Contado, J. L., de Faria Silva, C. And Júnior, R. ...
  • Deana, A. M., Jesus, S. H. C., Koshoji, N. H., ...
  • EMBRAPA. ۲۰۰۸. Manual de Classificação do Feijão Instrução Normativa n° ...
  • Gavinho, L. G., Araujo, S. A., Bussadori, S. K., Silva, ...
  • Goodman, J. W. ۱۹۷۵. Statistical Properties of Laser Speckle Patterns. ...
  • Koshoji, N. H., Bussadori, S. K., Bortoletto, C. C., Prates, ...
  • Koshoji, N. H., Prates, R. A., Bussadori, S. K., Bortoletto, ...
  • Kurokawa e Silva, G., Aguiar, R. H., Oliveira, R. A. ...
  • Maaten, L. V. D. and Hinton, G. ۲۰۰۸. Visualizing Data ...
  • MAPA. ۲۰۱۸. Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento. Disponível em: ...
  • Olivan, S. R. G., Deana, A. M., Pinto, M. M., ...
  • Peixoto, L. S., Silva, G. M., Fujii, A. K., Parisi, ...
  • Rabelo, G. F., Enes, A. M., Junior, R. A. B. ...
  • Shorten, C. and Khoshgoftaar, T. M. ۲۰۱۹. A Survey on ...
  • Silva, G. M., Peixoto, L. S., Fujii, A. K., Parisi, ...
  • Silva, J. V. P. D., Sfalcin, R. A., Andrianarijaona, V. ...
  • Singh, P., Chatterjee, A., Bhatia, V. and Prakash, S. ۲۰۲۰. ...
  • Singh, P., Chatterjee, A., Bhatia, V., and Prakash, S. ۲۰۱۸. ...
  • Thakur, P. S., Chatterjee, A., Rajput, L. S., Rana, S., ...
  • Vargas-Canales, J. M., Brambila-Paz, J. D. J., Pérez-Cerecedo, V., Rojas-Rojas, ...
  • Xia, Y., Xu, Y., Li, J., Zhang, C. and Fan, ...
  • نمایش کامل مراجع