Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79529
Type: Tese
Title: Qualidade fisiológica de sementes de gergelim por meio do processamento digital de imagens
Title in English: Physiological quality of sesame seeds through digital image processing
Authors: Pinheiro, Paloma Rayane
Advisor: Dutra, Alek Sandro
Keywords in Brazilian Portuguese : Sesamum indicum L.;ImageJ;Máquina de vetor de suporte;Floresta aleatória;K-vizinhos mais próximos;Gergelim - Semente;Gergelim - Sementes - Qualidade
Keywords in English : Sesamum indicum L;ImageJ;Support vector machine;Random forest;K-nearest neighbors;Sesame - Seeds - Quality
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA
Issue Date: 2024
Citation: PINHEIRO, Paloma Rayane. Qualidade fisiológica de sementes de gergelim por meio do processamento digital de imagens. 2025. 68 f. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: O gergelim (Sesamum indicum L.), uma oleaginosa amplamente cultivada em todo o mundo, é utilizado em diversos setores, desde a culinária até a medicina. Com o aumento da demanda por sementes de alta qualidade, cresce a busca por ferramentas que ofereçam novos dados e se correlacionem aos testes tradicionais de vigor, com análises mais rápidas e eficientes. Nesse contexto, metodologias inovadoras, como a análise de imagens por meio do uso de softwares e aprendizado de máquina, têm ganhado destaque. Diante desse cenário, foram estabelecidos dois objetivos principais: 1 - Determinar o vigor de sementes de gergelim por meio de imagens de plântulas utilizando o software ImageJ.2- Classificar sementes de gergelim com base em seu vigor, por meio da análise de imagens digitais utilizando aprendizado de máquina, além de comparar a eficiência de três classificadores (SVM, KNN e RF). No experimento 1, foram utilizados cinco lotes de sementes de gergelim. Além da realização de testes tradicionais (PC, G, IVG, MS, EA e E), as sementes foram digitalizadas e, em seguida, levadas ao germinador.As plântulas resultantes foram fotografadas e analisadas por meio do software ImageJ, que permitiu a medição do comprimento da raiz e da parte aérea. As imagens foram feitas em dois intervalos de tempo (três e seis dias) e sob duas condições de temperatura (30 °C e 35 °C). Os resultados obtidos a partir do ImageJ foram usados para calcular novas variáveis, processadas pelo plugin SeedCalc no programa R®. No experimento 2, as sementes de gergelim foram digitalizadas, onde foram geradas um total de 426 imagens previamente classificadas em duas categorias de vigor (alto e baixo), com base no comprimento das plântulas. Posteriormente, essas imagens foram analisadas por meio de técnicas de aprendizado de máquina. Os resultados foram avaliados por meio de uma Matriz de confusão, para obtenção do cálculo de métricas, como acurácia, precisão, recall e F1-score. No experimento 1, foi estabelecida uma correlação entre os resultados das plântulas analisadas pelo ImageJ e índices de vigor obtidos por testes tradicionais. Observou-se que o período de seis dias, em ambas as temperaturas avaliadas apresentou os melhores resultados. A análise de imagens das plântulas demonstrou ser uma ferramenta eficiente para avaliar a qualidade das sementes de gergelim, e as variáveis obtidas foram adequadas para classificar os lotes de forma satisfatória. No experimento 2, os classificadores baseados em aprendizado de máquina demonstraram-se para diferenciar as sementes de gergelim nas duas categorias de vigor estabelecidas. Dentre os modelos avaliados, os algoritmos SVM e RF obtiveram os melhores resultados.
Abstract: Sesame (Sesamum indicum L.), an oilseed widely cultivated worldwide, is used in a variety of sectors, from cooking to medicine. With the increasing demand for high-quality seeds, there is a growing search for tools that offer new data and correlate with traditional vigor tests, with faster and more efficient analyses. In this context, innovative methodologies, such as image analysis through the use of software and machine learning, have gained prominence. Given this scenario, two main objectives were established: 1 - Determine the vigor of sesame seeds through images of seedlings using the ImageJ software. 2 - Classify sesame seeds based on their vigor, through the analysis of digital images using machine learning, in addition to comparing the efficiency of three classifiers (SVM, KNN and RF). In experiment 1, five batches of sesame seeds were used. In addition to performing traditional tests (PC, G, IVG, MS, EA and E), the seeds were scanned and then taken to the germinator. The resulting seedlings were photographed and analyzed using ImageJ software, which allowed the measurement of root and shoot length. The images were taken at two time intervals (three and six days) and under two temperature conditions (30 °C and 35 °C). The results obtained from ImageJ were used to calculate new variables, processed by the SeedCalc plugin in the R® program. In experiment 2, sesame seeds were scanned, where a total of 426 images were generated, previously classified into two vigor categories (high and low), based on the length of the seedlings. Subsequently, these images were analyzed using machine learning techniques. The results were evaluated using a confusion matrix, to obtain the calculation of metrics, such as accuracy, precision, recall and F1-score. In experiment 1, a correlation was established between the results of the seedlings analyzed by ImageJ and vigor indices obtained by traditional tests. It was observed that the six-day period, at both temperatures evaluated, presented the best results. The analysis of images of the seedlings proved to be an efficient tool for evaluating the quality of sesame seeds, and the variables obtained were adequate to classify the lots satisfactorily. In experiment 2, the machine learning-based classifiers demonstrated to differentiate the sesame seeds in the two established vigor categories. Among the models evaluated, the SVM and RF algorithms obtained the best results.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79529
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0219-1483
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/3019295969048579
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4298-383X
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1013624109317787
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:PPGFIT - Teses defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2024_tese_prpinheiro.pdf1,07 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.