پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

ارزیابی کارکرد دسته‌بند ترکیبی برمبنای یادگیری انتقالی در جداسازی تصاویر سیب سالم از سیب‌های دارای سه نوع بیماری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
10.22034/jrmam.2026.14805.742
چکیده
هدف این پژوهش، استفاده از دسته‌بندهای ترکیبی مبتنی بر یادگیری انتقالی برای طبقه‌بندی تصاویر سیب در چهار گروه شامل سیب سالم، سیب مبتلا به بیماری باکتریایی، سیب مبتلا به بیماری قارچی و سیب دارای بیماری گسترش‌یافته به بافت است. در این روش، یک دسته‌بند سه‌طبقه به‌عنوان گام نخست و سپس یک دسته‌بند دوطبقه به کار گرفته شد. همچنین، مقایسه عملکرد این دسته‌بندهای ترکیبی با یک دسته‌بند چهارطبقه مستقل، یکی دیگر از اهداف پژوهش بود. برای توسعه مدل‌ها، تعداد 850 تصویر از پایگاه داده Kaggle  استفاده شد. در تمام دسته‌بندها از مدل یادگیری انتقالی برمبنای الگوریتم EfficientNet ، بهره گرفته شد. پیاده‌سازی مدل‌ها با زبان Python در محیط PyCharm انجام شد. به‌منظور ارزیابی عملکرد، از ماتریس درهم‌ریختگی و معیارهای دقت، صحت، حساسیت، ویژگی (Specificity) و نمره F1 استفاده گردید. نتایج نشان داد که به دلیل حجم مناسب داده‌ها و استفاده از الگوریتم یادگیری انتقالی، همه مدل‌ها عملکرد مطلوبی داشتند و مقدار همه شاخص‌های ارزیابی بالاتر از 94/0 به دست آمد. مقایسه دسته‌بندها نشان داد که برخی از مدل‌های ترکیبی بهتر از مدل یکپارچه چهارطبقه عمل کردند و برخی دیگر عملکرد ضعیف‌تری داشتند. علت این تفاوت می‌تواند به نحوه ترکیب گروه‌ها بازگردد؛ چراکه این ترکیب‌ها مشابه نوعی مهندسی ویژگی عمل کرده و به صورت تصادفی ممکن است منجر به بهبود یا افت صحت کلی مدل شوند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadi, I. (2025). Detection and classification of some diseases of tomato crops using transfer learning. Journal of Agricultural Machinery, 15(), 319–335. 3. https://doi.org/10.22067/jam.2024.88500.1258
Anjali, S., Pious, V., Sebastian, J. J., Krishnanunni, J., Johnson, J. K., Mujeeb, A., & Baselios, M. (2023). Multi-Stage Fruit Grading System. In Lecture Notes in Networks and Systems (Vol. 672). Springer.
Cullerne Bown, W. (2024). Sensitivity and specificity versus precision and recall, and related dilemmas. Journal of Classification, 41(2), 402–426. https://doi.org/10.1007/s00357-024-09478-y
Farahani, M., & Bagherpour, H. (2025). Using novel optimized deep learning techniques for detecting fungal infections in hazelnuts kernels based on shell color changes. Journal of Food Quality, 2025, Article ID 3350046. https://doi.org/10.1155/jfq/3350046
Golzar, S. H., Bagherpour, H., & Parian, J. A. (2024). A new method to optimize deep CNN model for classification of regular cucumber based on global average pooling. Journal of Food Processing and Preservation, 2024, Article ID 5818803. https://doi.org/10.1155/2024/5818803
Jahanbakhshi, A., Momeny, M., Mahmoudi, M., & Zhang, Y.-D. (2020). Classification of sour lemons based on apparent defects using stochastic pooling mechanism in deep convolutional neural networks. Scientia Horticulturae, 263, Article 109133. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.109133
JayaprakashPondy. (2023). Apple Fruit [Dataset]. Kaggle. https://www.kaggle.com/datasets/jayaprakashpondy/apple-fruit
Kayaalp, K. (2024). A deep ensemble learning method for cherry classification. European Food Research and Technology, 250(7), 1513–1528. https://doi.org/10.1007/s00217-024-04490-3
Moallem, P., Serajoddin, A., & Pourghassem, H. (2017). Computer vision-based apple grading for Golden Delicious apples based on surface features. Information Processing in Agriculture, 4(1), 33–40. https://doi.org/10.1016/j.inpa.2016.10.003
Sabzi, S., Abbaspour-Gilandeh, Y., Javadikia, H., & Havaskhan, H. (2015). Automatic grading of emperor apples based on image processing and ANFIS [Görüntü işleme ve ANFIS ile emperor elmasının otomatik sınıflandırılması]. Tarım Bilimleri Dergisi, 21(3), 326–336. https://doi.org/10.1501/tarimbil_0000001335
Sultana, S., Tasir, M. A. M., Nobel, S. M. N., Kabir, M. M., & Mridha, M. F. (2024). XAI-FruitNet: An explainable deep model for accurate fruit classification. Journal of Agriculture and Food Research, 18(9), 101474. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2024.101474
Tripathi, M. K., & Maktedar, D. D. (2022). Internal quality assessment of mango fruit: An automated grading system with ensemble classifier. The Imaging Science Journal, 70:4, 253-272, DOI: 10.1080/13682199.2023.2166657
Unay, D., Gosselin, B., Kleynen, O., Leemans, V., Destain, M.-F., & Debeir, O. (2011). Automatic grading of bi-colored apples by multispectral machine vision. Computers and Electronics in Agriculture, 75(1), 204–212. https://doi.org/10.1016/j.compag.2010.11.006
Vidyarthi, S. K., Singh, S. K., Tiwari, R., Xiao, H.-W., & Rai, R. (2020). Classification of first quality fancy cashew kernels using four deep convolutional neural network models. Journal of Food Process Engineering, 43(12), e13552. https://doi.org/10.1111/jfpe.13552
Vidyarthi, S. K., Singh, S. K., Xiao, H.-W., & Tiwari, R. (2021). Deep learnt grading of almond kernels. Journal of Food Engineering, 44(4). https://doi.org/10.1111/jfpe.13662 Process