Classificação do estádio de maturação de cagaitas utilizando estatística multivariada e redes neurais artificiais

dc.contributor.advisor-co1Campos, André José dept-BR
dc.contributor.advisor1Melo, Francisco Ramos dept-BR
dc.contributor.authorCampos, Gabriella Andrezza Meirelespt-BR
dc.contributor.referee1Melo, Francisco Ramos dept-BR
dc.contributor.referee2Morgado, Cristiane Maria Ascaript-BR
dc.contributor.referee3Loja, Luiz Fernando Batistapt-BR
dc.date.accessioned2026-10-09T13:01:21Z
dc.date.issued2021-12-16
dc.description.abstractThe present work aimed to evaluate the classification of different maturation stages of cagaita (Dysenteric eugenics DC.) using multivariate statistics and artificial neural networks. 120 samples were collected, with 3 fruits each sample, every 3 days on 5 different days after anthesis (DAA) (28, 31, 34, 37 and 40 DAA), totaling 600 samples. For the analysis using multivariate statistics, characteristics were evaluated, such as: weight, longitudinal diameter, transversal diameter, area, color (luminosity, °hue and chroma), pulp and skin firmness, soluble solids (SS), hydrogenion potential (pH), titratable acidity (AT) and maturation index (IM). The data obtained were standardized and submitted to principal components analysis (PCA) and cluster analysis (Clusters), and to validate the established methods, the cophenetic correlation coefficient (CCC) was calculated. In the classification of the cagaita maturation stage using artificial neural networks, images of each cagaita fruit were obtained on each day after the anthesis analyzed, totaling 600 images. The images were converted to grayscale and segmented. Subsequently, information was extracted from the color models (RGB, HSV, L, °hue and chroma) and the geometric attributes (length and area) of the fruit images. The parameters extracted from the images were used as inputs to the artificial neural networks. The outputs were established based on the days after anthesis and analyzed, in which each one came to correspond to a class (1, 2, 3, 4 and 5), respectively. 20 networks were trained, changing, in each of them, the number of nodes in the hidden layer (3 to 12 nodes) and the optimization functions (adam and nadam). The precision and loss (error) of each network were calculated in order to determine which model presented the best performance in the training. To evaluate the performance of the best model, 4 statistical parameters were calculated, namely: accuracy, precision, recall and F-score. For the first stage of the analysis, through principal component analysis, PCs 1, 2 and 3 explained 98,44% of the data variability. Cluster analysis (Clusters) explained the maturation stage of cagaitas through the behavior of physical, physicochemical and chemical variables at different stages of maturation, dividing these days into 3 groups (group 1, group 2 and group 3), where in group 1 we find if 28 and 31 DAA, group 2, 40 DAA and group 3, 34 and 37 DAA. Multivariate statistical analyzes showed a cophenetic correlation coefficient of 0,8234. For the second part, using the ANNs, the network model that presented the best precision was the one with 9 nodes in the hidden layer and “adam” optimizer, showing the accuracy of 57,353%. In the network classification metrics report for determining different stages of maturation, the highest accuracy, precision and R-score are from Class 1, 97,1%, 75% and 75%, respectively, and the best recall from Class 2 (88,9%). Checking the calculation of the cophenetic correlation coefficient, regarding the adequacy of the grouping and the precision of definition of the best model of ANNs, it was possible to conclude that the best method for the classification of different stages of maturation of cagaita in this work was the multivariate statistics, although the classification through artificial neural networks was also efficient.
dc.description.resumoO presente trabalho teve como objetivo avaliar a classificação de diferentes estádios de maturação da cagaita (Eugenia dysenterica DC.) utilizando-se a estatística multivariada e redes neurais artificiais. Foram coletadas 120 amostras, possuindo 3 frutos cada amostra, a cada 3 dias em 5 diferentes dias após antese (DAA) (28, 31, 34, 37 e 40 DAA), totalizando 600 amostras. Para a análise utilizando estatística multivariada foram avaliadas características, como: peso, diâmetro longitudinal, diâmetro transversal, área, coloração (luminosidade, °hue e croma), firmeza da polpa e da casca, sólidos solúveis (SS), potencial hidrogeniônico (pH), acidez titulável (AT) e índice de maturação (IM). Os dados obtidos foram padronizados e submetidos a análise de componentes principais (ACP) e análise de agrupamento (Clusters), e para a validação dos métodos estabelecidos, calculou-se o coeficiente de correlação cofenética (CCC). Na classificação do estádio de maturação de cagaita utilizando redes neurais artificiais, foram obtidas imagens de cada fruto de cagaita em cada dia após a antese analisado, totalizando 600 imagens. As imagens foram convertidas para tons de cinzas e segmentadas. Posteriormente foram extraídas informações dos modelos de cor (RGB, HSV, L, °hue e croma) e os atributos geométricos (comprimento e área) das imagens dos frutos. Os parâmetros extraídos das imagens foram utilizados como entradas das redes neurais artificiais. As saídas foram estabelecidas base aos dias após antese analisados, em que, cada um passou a corresponder a uma classe (1, 2, 3, 4 e 5), respectivamente. Foram treinadas 20 redes, alterando, em cada uma delas, a quantidade de nodos na camada oculta (3 a 12 nodos) e as funções de otimização (adam e nadam). Foi calculada a precisão e perda (erro) de cada rede com o intuito de determinar qual foi o modelo que apresentou melhor desempenho no treinamento. Para avaliar o desempenho do melhor modelo foram calculados 4 parâmetros estatísticos, sendo eles: acurácia, precisão, recall e F-score. Para a primeira etapa da análise, por meio da análise de componentes principais, os CPs 1, 2 e 3 explicaram 98,44% da variabilidade dos dados. A análise de agrupamento (Clusters) explicou o estádio de maturação das cagaitas por meio do comportamento das variáveis físicas, físico-químicas e químicas em diferentes estádios de maturação, dividindo esses dias em 3 grupos (grupo 1, grupo 2 e grupo 3), onde no grupo 1 encontram-se 28 e 31 DAA, o grupo 2, 40 DAA e o grupo 3, 34 e 37 DAA. As análises de estatística multivariada apresentaram um coeficiente de correlação cofenética de 0,8234. Já para a segunda parte, utilizando as RNAs, o modelo da rede que apresentou a melhor precisão, foi o com 9 nodos na camada oculta e otimizador “adam”, mostrando a precisão de 57,353%. No relatório das métricas de classificação da rede para determinação de diferentes estádios de maturação, a maior acurácia, precisão e R-score é da Classe 1, 97,1%, 75% e 75%, respectivamente e o melhor recall da Classe 2 (88,9%). Verificando o cálculo do coeficiente de correlação cofenética, quanto à adequação do agrupamento e a precisão de definição do melhor modelo de RNAs, foi possível concluir que o melhor método para a classificação de diferentes estádios de maturação de cagaita neste trabalho foi o de estatística multivariada, embora a classificação por meio das redes neurais artificiais também tenha sido eficiente.pt-BR
dc.format.extent59 páginaspt-BR
dc.identifier.capesdegreeprogramcode52012018002P8
dc.identifier.citationCAMPOS, Gabriella Andrezza Meireles. Classificação do estádio de maturação de cagaitas utilizando estatística multivariada e redes neurais artificiais. 2021. 59 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Câmpus Central - Sede: Anápolis - CET - Henrique Santillo, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, GO, 2021.
dc.identifier.urihttps://bdtd.ueg.br/handle/123456789/1946
dc.language.isopt-BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Goiáspt-BR
dc.publisher.countryBrasilpt-BR
dc.publisher.departmentCoordenação de Mestrado em Engenharia Agrícolapt-BR
dc.publisher.initialsUEGpt-BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação Engenharia Agrícolapt-BR
dc.rightsAcesso Abertopt-BR
dc.subjectCluster analysisen
dc.subjectPrincipal component analysisen
dc.subjectDysenteric eugenics DCen
dc.subjectDigital image processingen
dc.subjectComputer visionen
dc.subject.palavraschaveAnálise de agrupamentospt-BR
dc.subject.palavraschaveAnálise de componentes principaispt-BR
dc.subject.palavraschaveProcessamento digital de imagenspt-BR
dc.subject.palavraschaveVisão computacionalpt-BR
dc.titleClassificação do estádio de maturação de cagaitas utilizando estatística multivariada e redes neurais artificiais
dc.typeDissertaçãopt-BR
dc.type.categoryBibliográficapt-BR

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