Plant leaf classification is a significant application of image processing techniques in modern agriculture. In this paper, a multi-granular angle description method is proposed for plant leaf classification and retrieval. The proposed method can describe leaf information from coarse to fine using multi-granular angle features. In the proposed method, each leaf contour is partitioned first with equal arc length under different granularities. And then three kinds of angle features are derived under each granular partition of leaf contour: angle value, angle histogram, and angular ternary pattern. These multi-granular angle features can capture both local and globe information of the leaf contour, and make a comprehensive description. In leaf matching stage, the simple city block metric is used to compute the dissimilarity of each pair of leaf under different granularities. And the matching scores at different granularities are fused based on quotient space theory to obtain the final leaf similarity measurement. Plant leaf classification and retrieval experiments are conducted on two challenging leaf image databases: Swedish leaf database and Flavia leaf database. The experimental results and the comparison with state-of-the-art methods indicate that proposed method has promising classification and retrieval performance.
Recently, development of deep learning has shown better image classification result than human. According to recent research, a hidden layer of deep learning is deeper, and a preservation of extracted features shows good results. However, in the case of general images, the extracted features are clear and easy to sort. This study aims to classify plant leaf images. This plant leaf image has high similarity in each image. Since plant leaf images have high similarity not only between images of different species but also within the same species, classification accuracy is not increased by simply extending the hidden layer or connecting the layers. Therefore, in this paper, we tried to improve the hidden layer of the algorithm called DenseNet which shows the recent excellent classification results, and compare the results of several different modified layers. The proposed method makes it possible to classify plant leaf images collected in a natural environment more easily and accurately than conventional methods. This results in good classification of plant leaf image data including unnecessary noise obtained in a natural environment.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제24권8호
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pp.72-84
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2024
Plant leaf classification is an imperative task when their use in real world is considered either for medicinal purposes or in agricultural sector. Accurate identification of plants is, therefore, quite important, since there are numerous poisonous plants which if by mistake consumed or used by humans can prove fatal to their lives. Furthermore, in agriculture, detection of certain kinds of weeds can prove to be quite significant for saving crops against such unwanted plants. In general, Artificial Neural Networks (ANN) are a suitable candidate for classification of images when small datasets are available. However, these suffer from local minima problems which can be effectively resolved using some global optimization techniques. Considering this issue, the present research paper presents an automated plant leaf classification system using optimized soft computing models in which ANNs are optimized using Grasshopper Optimization algorithm (GOA). In addition, the proposed model outperformed the state-of-the-art techniques when compared with simple ANN and particle swarm optimization based ANN. Results show that proposed GOA-ANN based plant leaf classification system is a promising technique for small image datasets.
Author has studied and reported on taxonomy of Korean sedges, using gross morphology, anatomy and epidermal patterns of the leaf blades(1969, 1971, 1973, 1974). This paper is the 6th report of epidermal patterns of leaf blade on sedges and includes 5 genera, Eriophorum, Fuirena, Kobresia, Rhynchospora and Scirpus. The author proposed to find epidermal patterns of leaf blades as an important taxonomic characteristic of sedges classification. The result of this study, the elements of leaf epidermis, subsidal cells, silica body, cell wall of long cell, prickles, and arrangement of the elements are considered to be significant characteristics for the identification and classification of sedge.
The early detection of diseases is important in agriculture because diseases are major threats of reducing crop yield for farmers. The shape and color of plant leaf are changed differently according to the disease. So we can detect and estimate the disease by inspecting the visual feature in leaf. This study presents a vision-based leaf classification method for detecting the diseases of tomato crop. ResNet-50 model was used to extract the visual feature in leaf and classify the disease of tomato crop, since the model showed the higher accuracy than the other ResNet models with different depths. We propose a new ensemble approach using several DCNN classifiers that have the same structure but have been trained at different ranges in the DCNN layers. Experimental result achieved accuracy of 97.19% for PlantVillage dataset. It validates that the proposed method effectively classify the disease of tomato crop.
Plant disease is an important factor affecting crop yield. With various types and complex conditions, plant diseases cause serious economic losses, as well as modern agriculture constraints. Hence, rapid, accurate, and early identification of crop diseases is of great significance. Recent developments in deep learning, especially convolutional neural network (CNN), have shown impressive performance in plant disease classification. However, most of the existing datasets for plant disease classification are a single background environment rather than a real field environment. In addition, the classification can only obtain the category of a single disease and fail to obtain the location of multiple different diseases, which limits the practical application. Therefore, the object detection method based on CNN can overcome these shortcomings and has broad application prospects. In this study, an annotated apple leaf disease dataset in a real field environment was first constructed to compensate for the lack of existing datasets. Moreover, the Faster R-CNN and YOLOv3 architectures were trained to detect apple leaf diseases in our dataset. Finally, comparative experiments were conducted and a variety of evaluation indicators were analyzed. The experimental results demonstrate that deep learning algorithms represented by YOLOv3 and Faster R-CNN are feasible for plant disease detection and have their own strong points and weaknesses.
TREY, Zacrada Francoise;GOORE, Bi Tra;BAGUI, K. Olivier;TIEBRE, Marie Solange
International Journal of Computer Science & Network Security
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제21권2호
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pp.205-211
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2021
Plants are important for humanity. They intervene in several areas of human life: medicine, nutrition, cosmetics, decoration, etc. The large number of varieties of these plants requires an efficient solution to identify them for proper use. The ease of recognition of these plants undoubtedly depends on the classification of these species into family; however, finding the relevant characteristics to achieve better automatic classification is still a huge challenge for researchers in the field. In this paper, we have developed a new automatic plant classification technique based on artificial neural networks. Our model uses leaf texture characteristics as parameters for plant family identification. The results of our model gave a perfect classification of three plant families of the Ivorian flora, with a determination coefficient (R2) of 0.99; an error rate (RMSE) of 1.348e-14, a sensitivity of 84.85%, a specificity of 100%, a precision of 100% and an accuracy (Accuracy) of 100%. The same technique was applied on Flavia: the international basis of plants and showed a perfect identification regression (R2) of 0.98, an error rate (RMSE) of 1.136e-14, a sensitivity of 84.85%, a specificity of 100%, a precision of 100% and a trueness (Accuracy) of 100%. These results show that our technique is efficient and can guide the botanist to establish a model for many plants to avoid identification problems.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권8호
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pp.3312-3327
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2020
Plant diseases are a significant yield and quality constraint for farmers around the world due to their severe impact on agricultural productivity. Such losses can have a substantial impact on the economy which causes a reduction in farmer's income and higher prices for consumers. Further, it may also result in a severe shortage of food ensuing violent hunger and starvation, especially, in less-developed countries where access to disease prevention methods is limited. This research presents an investigation of Directional Local Quinary Patterns (DLQP) as a feature descriptor for plants leaf disease detection and Support Vector Machine (SVM) as a classifier. The DLQP as a feature descriptor is specifically the first time being used for disease detection in horticulture. DLQP provides directional edge information attending the reference pixel with its neighboring pixel value by involving computation of their grey-level difference based on quinary value (-2, -1, 0, 1, 2) in 0°, 45°, 90°, and 135° directions of selected window of plant leaf image. To assess the robustness of DLQP as a texture descriptor we used a research-oriented Plant Village dataset of Tomato plant (3,900 leaf images) comprising of 6 diseased classes, Potato plant (1,526 leaf images) and Apple plant (2,600 leaf images) comprising of 3 diseased classes. The accuracies of 95.6%, 96.2% and 97.8% for the above-mentioned crops, respectively, were achieved which are higher in comparison with classification on the same dataset using other standard feature descriptors like Local Binary Pattern (LBP) and Local Ternary Patterns (LTP). Further, the effectiveness of the proposed method is proven by comparing it with existing algorithms for plant disease phenotyping.
Image processing systems have been used to measure the plant parameters such as size, shape and structure of plants. There are yet some limited applications for evaluating plant colors due to illumination conditions. This study was focused to present adaptive methods to analyze plant leaf color regardless of illumination conditions. Color patches attached on the calibration bars were selected to represent leaf colors of lettuces and to test a possibility of health monitoring of lettuces. Repeatability of assigning leaf colors to color patches was investigated by two-tailed t-test for paired comparison. It resulted that there were no differences of assignment histogram between two images of one lettuce that were acquired at different light conditions. It supported that use of the calibration bars proposed for leaf color analysis provided color constancy, which was one of the most important issues in a video color analysis. A health discrimination equation was developed to classify lettuces into one of two classes, SOUND group and POOR group, using the machine vision. The classification accuracy of the developed health discrimination equation was 80.8%, compared to farmers' decision. This study could provide a feasible method to develop a standard color chart for evaluating leaf colors of plants and plant health monitoring system using the machine vision.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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