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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40844| Título: | Avaliação comparativa de arquiteturas de redes neurais convolucionais na detecção e classificação de distúrbios em folhas de macieira |
| Título(s) alternativo(s): | Comparative evaluation of convolutional neural network architectures in the detection and classification of disturbances in Apple Leaves |
| Autor(es): | Coltri, Felipe José Aleixo |
| Orientador(es): | Ascari, Rúbia Eliza de Oliveira Schultz |
| Palavras-chave: | Redes neurais (Computação) Visão por computador Aprendizado profundo Agricultura de precisão Neural networks (Computer science) Computer vision Deep learning (Machine learning) Precision farming |
| Data do documento: | 24-Jun-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | COLTRI, Felipe José Aleixo. Avaliação comparativa de arquiteturas de redes neurais convolucionais na detecção e classificação de distúrbios em folhas de macieira. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2026. |
| Resumo: | Este trabalho propõe um sistema de Visão Computacional baseado em Aprendizado Profundo (Deep Learning) para a classificação automática de distúrbios em folhas de macieira, visando diagnosticar fitopatógenos e deficiências nutricionais. A partir de um conjunto de dados público, geraram-se 32.384 fragmentos (patches) categorizados em cinco classes (Sarna, Glomerella, deficiências de Potássio e Magnésio, e dano por Herbicida). Os dados foram balanceados via subamostragem aleatória e processados de forma eficiente em um pipeline ETL utilizando TFRecords. O protocolo experimental avaliou cinco Redes Neurais Convolucionais (VGG16, ResNet50, DenseNet121, MobileNetV3Large e EfficientNetB0) treinadas com Transfer Learning em duas fases. A validação empregou particionamento em teste cego (Hold-out de 10%) e validação cruzada estratificada (5-Fold Cross-Validation). O modelo MobileNetV3Large alcançou o melhor desempenho, registrando acurácia global de 93,36% e F1-Score macro de 91,87%, seguido pela EfficientNetB0 (acurácia de 92,96%). As maiores dificuldades inferenciais ocorreram na distinção entre as deficiências de Magnésio e Potássio devido a similaridades colorimétricas, enquanto o acerto para doenças fúngicas superou 95%. Conclui-se que a integração de modelos otimizados a uma validação estatística rigorosa estabelece uma ferramenta automatizada e confiável para o monitoramento na agricultura de precisão. |
| Abstract: | This work proposes a Computer Vision system based on Deep Learning for the automatic classification of apple leaf disorders, aiming to diagnose phytopathogens and nutritional deficiencies. From a public dataset, 32,384 patches were generated and categorized into five classes (Scab, Glomerella, Potassium and Magnesium deficiencies, and Herbicide damage). The data were balanced via random undersampling and efficiently processed in an ETL pipeline using TFRecords. The experimental protocol evaluated five Convolutional Neural Networks (VGG16, Res-Net50, DenseNet121, MobileNetV3Large, and EfficientNetB0) trained with a two-stage Transfer Learning approach. Validation employed a blind test partition (10% Hold-out) alongside stratified cross-validation (5-Fold Cross-Validation). The MobileNetV3Large model achieved the best performance, recording an overall accuracy of 93.36% and a macro F1-Score of 91.87%, followed by EfficientNetB0 (92.96% accuracy). The greatest inferential difficulties occurred in distinguishing between Magnesium and Potassium deficiencies due to colorimetric similarities, while the accuracy for fungal diseases exceeded 95%. It is concluded that integrating optimized models with rigorous statistical validation establishes an automated and reliable tool for precision agriculture monitoring. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40844 |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia de Computação |
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