Research Article

GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI

Volume: 12 Number: 2 June 30, 2024
EN TR

GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI

Abstract

Bitki zararlılarının erken dönemde, etkili bir şekilde tespit edilip kontrol altına alınmalarını sağlamak bitkilerin korunmasına, ürün veriminin artırılmasına ve tarım ekonomisindeki kayıpların azaltılmasına yardımcı olmaktadır. Bu çalışmada, bitki zararlılarının sınıflandırılması için derin öğrenme tabanlı yöntemler önerilmiştir. Aynı zamanda çeşitli görüntü ön işleme tekniklerinin performansa etkisi araştırılmıştır. Önerilen modeller, önceden eğitilmiş beş farklı derin sinir ağı (GoogLeNet, ResNet-18, ResNet-101, VGG-16 ve VGG-19) ile transfer öğrenimi ve bu ağlardan çıkarılan öznitelikler ile Destek Vektör Makinesi sınıflandırıcısını kullanmaktadır. Ayrıca yeşil renk kanalı çıkarımı, veri artırımı, histogram eşitleme, derin öğrenme tabanlı segmentasyon ile arka plan eliminasyonu gibi farklı görüntü ön işleme teknikleri ayrı ayrı ve birlikte kullanılarak kapsamlı bir performans analizi yapılmıştır. Deneyler, sırasıyla 10 ve 40 bitki zararlısı türü içeren Li ve D0 veri setleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda iki veri setinde de veri artırımı ve ResNet-101 ağı ile transfer öğrenimi yöntemi kullanılarak sırasıyla %96.36 ve %99.63 doğruluk ile en yüksek performanslar elde edilmiştir. Deneysel sonuçlar, önerilen modellerin bitki zararlısı kontrolünde etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.

Keywords

References

  1. Chen, W., Gao, H., Ding, D., Dong, X., Luo, X., 2023. Chili Pepper Pests Recognition Based on Hsv Color Space and Convolutional Neural Networks. In 2023 IEEE 3rd International Conference on Electronic Technology, Communication and Information (ICETCI), pp. 241-245. Deng, L., Wang, Y., Han, Z., & Yu, R., 2018. Research on Insect Pest Image Detection and Recognition Based on Bio-Inspired Methods. Biosystems Engineering, 169, 139-148. He, K., Zhang, X., Ren, S., Sun, J., 2016. Deep Residual Learning for Image Recognition. In Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 770-778. Li, Y., Wang, H., Dang, L. M., Sadeghi-Niaraki, A., Moon, H., 2020. Crop Pest Recognition in Natural Scenes Using Convolutional Neural Networks. Computers and Electronics in Agriculture, 169.
  2. Maharana, K., Mondal, S., Nemade, B., 2022. A review: Data Pre-Processing and Data Augmentation Techniques. Global Transitions Proceedings, 3(1), 91-99. Nanni, L., Maguolo, G., Pancino, F., 2020. Insect Pest Image Detection and Recognition Based on Bio-Inspired Methods. Ecological Informatics, 57, 101089. Qin, X., Zhang, Z., Huang, C., Dehghan, M., Zaiane, O. R., & Jagersand, M., 2020. U2-Net: Going Deeper with Nested U-structure for Salient Object Detection. Pattern Recognition, 106, 107404. Shorten, C., & Khoshgoftaar, T. M., 2019. A Survey on Image Data Augmentation for Deep Learning. Journal of Big Data, 6(1), 1-48. Simonyan, K., Zisserman, A., 2014. Very Deep Convolutional Networks for Large-Scale Image Recognition, arXiv preprint arXiv:1409.1556.
  3. Szegedy, C., Liu, W., Jia, Y., Sermanet, P., Reed, S., Anguelov, D., Rabinovich, A., 2015. Going Deeper with Convolutions. In Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 1-9.
  4. Thenmozhi, K., Reddy, U. S., 2019. Crop Pest Classification Based on Deep Convolutional Neural Network and Transfer Learning. Computers and Electronics in Agriculture, 164, 104906.
  5. Toscano-Miranda, R., Aguilar, J., Hoyos, W., Caro, M., Trebilcok, A., & Toro, M., 2024. Different Transfer Learning Approaches for Insect Pest Classification in Cotton. Applied Soft Computing, 153, 111283.
  6. Wang, C., Zhang, J., He, J., Luo, W., Yuan, X., Gu, L., 2023. A Two-Stream Network with Complementary Feature Fusion for Pest Image Classification. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 124, 106563. Wu, X., Zhan, C., Lai, Y. K., Cheng, M. M., & Yang, J., 2019. Ip102: A Large-Scale Benchmark Dataset for Insect Pest Recognition. In Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (pp. 8787-8796). Xia, D., Chen, P., Wang, B., Zhang, J., Xie, C., 2018. Insect Detection and Classification Based on an Improved Convolutional Neural Network. Sensors, 18(12).
  7. Xiao, B., Ma, J. F., Cui, J. T., 2012. Combined Blur, Translation, Scale and Rotation Invariant Image Recognition by Radon and Pseudo-Fourier–Mellin Transforms. Pattern Recognition, 45(1), 314-321.
  8. Xie, C., Zhang, J., Li, R., Li, J., Hong, P., Xia, J., Chen, P., 2015. Automatic Classification for Field Crop Insects via Multiple-Task Sparse Representation and Multiple-Kernel Learning. Computers and Electronics in Agriculture, 119, 123–132.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Computer Software

Journal Section

Research Article

Publication Date

June 30, 2024

Submission Date

May 26, 2024

Acceptance Date

June 12, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 12 Number: 2

APA
Eze, Ş. E., & Kaplan Berkaya, S. (2024). GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI. Mühendislik Bilimleri Ve Tasarım Dergisi, 12(2), 455-465. https://doi.org/10.21923/jesd.1490176
AMA
1.Eze ŞE, Kaplan Berkaya S. GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI. JESD. 2024;12(2):455-465. doi:10.21923/jesd.1490176
Chicago
Eze, Şevval Ezgi, and Selcan Kaplan Berkaya. 2024. “GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI”. Mühendislik Bilimleri Ve Tasarım Dergisi 12 (2): 455-65. https://doi.org/10.21923/jesd.1490176.
EndNote
Eze ŞE, Kaplan Berkaya S (June 1, 2024) GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 12 2 455–465.
IEEE
[1]Ş. E. Eze and S. Kaplan Berkaya, “GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI”, JESD, vol. 12, no. 2, pp. 455–465, June 2024, doi: 10.21923/jesd.1490176.
ISNAD
Eze, Şevval Ezgi - Kaplan Berkaya, Selcan. “GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI”. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 12/2 (June 1, 2024): 455-465. https://doi.org/10.21923/jesd.1490176.
JAMA
1.Eze ŞE, Kaplan Berkaya S. GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI. JESD. 2024;12:455–465.
MLA
Eze, Şevval Ezgi, and Selcan Kaplan Berkaya. “GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI”. Mühendislik Bilimleri Ve Tasarım Dergisi, vol. 12, no. 2, June 2024, pp. 455-6, doi:10.21923/jesd.1490176.
Vancouver
1.Şevval Ezgi Eze, Selcan Kaplan Berkaya. GÖRÜNTÜ ÖN İŞLEME TEKNİKLERİ VE DERİN ÖĞRENME İLE BİTKİ ZARARLILARININ SINIFLANDIRILMASI. JESD. 2024 Jun. 1;12(2):455-6. doi:10.21923/jesd.1490176

Cited By