An Adaptive Edge Detection Algorithm for Weed Image Analysis
- 1. Al Jouf University
- 2. Islamia College University
Description
Weeds are one of the utmost damaging agricultural annoyers that have a major influence on crops. Weeds have the responsibility to get higher production costs due to the waste of crops and also have a major influence on the worldwide agricultural economy. The significance of such concern got motivation in the research community to explore the usage of technology for the detection of weeds at early stages that support farmers in agricultural fields. Some weed methods have been proposed for these fields; however, these algorithms still have challenges as they were implemented against controlled environments. Therefore, in this paper, a weed image analysis approach has been proposed for the system of weed classification. In this system, for preprocessing, a Homomorphic filter is exploited to diminish the environmental factors. While, for feature extraction, an adaptive feature extraction method is proposed that exploited edge detection. The proposed technique estimates the directions of the edges while accounting for non-maximum suppression. This method has several benefits, including its ease of use and ability to extend to other types of features. Typically, low-level details in the form of features are extracted to identify weeds, and additional techniques for detecting cultured weeds are utilized if necessary. In the processing of weed images, certain edges may be verified as a footstep function, and our technique may outperform other operators such as gradient operators. The relevant details are extracted to generate a feature vector that is further given to a classifier for weed identification. Finally, the features have been used in logistic regression for weed classification. The model was assessed against logistic regression that accurately identified different kinds of weed images in naturalistic domains. The proposed approach attained weighted average recognition of 98.5% against the weed images dataset. Hence, it is assumed that the proposed approach might help in the weed classification system to accurately identify narrow and broad weeds taken captured in real environments.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الحشائش هي واحدة من أكثر المضايقات الزراعية ضرراً والتي لها تأثير كبير على المحاصيل. تتحمل الأعشاب الضارة مسؤولية الحصول على تكاليف إنتاج أعلى بسبب هدر المحاصيل ولها أيضًا تأثير كبير على الاقتصاد الزراعي في جميع أنحاء العالم. حصلت أهمية هذا الاهتمام على الدافع في مجتمع البحث لاستكشاف استخدام التكنولوجيا للكشف عن الأعشاب الضارة في المراحل المبكرة التي تدعم المزارعين في الحقول الزراعية. تم اقتراح بعض طرق الأعشاب الضارة لهذه المجالات ؛ ومع ذلك، لا تزال هذه الخوارزميات تواجه تحديات حيث تم تنفيذها ضد البيئات الخاضعة للرقابة. لذلك، في هذه الورقة، تم اقتراح نهج تحليل صورة الأعشاب الضارة لنظام تصنيف الأعشاب الضارة. في هذا النظام، للمعالجة المسبقة، يتم استغلال مرشح متجانس لتقليل العوامل البيئية. بينما، لاستخراج الميزات، يتم اقتراح طريقة استخراج الميزات التكيفية التي يتم استغلالها للكشف عن الحافة. تقدر التقنية المقترحة اتجاهات الحواف مع مراعاة القمع غير الأقصى. لهذه الطريقة العديد من الفوائد، بما في ذلك سهولة استخدامها وقدرتها على الامتداد إلى أنواع أخرى من الميزات. عادة، يتم استخراج التفاصيل منخفضة المستوى في شكل ميزات لتحديد الأعشاب الضارة، ويتم استخدام تقنيات إضافية للكشف عن الأعشاب المستزرعة إذا لزم الأمر. في معالجة صور الأعشاب الضارة، يمكن التحقق من بعض الحواف كدالة خطوة، وقد تتفوق تقنيتنا على المشغلين الآخرين مثل مشغلي التدرج. يتم استخراج التفاصيل ذات الصلة لتوليد متجه خاصية يتم إعطاؤه أيضًا لمصنف لتحديد الأعشاب الضارة. أخيرًا، تم استخدام الميزات في الانحدار اللوجستي لتصنيف الأعشاب الضارة. تم تقييم النموذج مقابل الانحدار اللوجستي الذي حدد بدقة أنواعًا مختلفة من صور الأعشاب الضارة في المجالات الطبيعية. حقق النهج المقترح متوسط إدراك مرجح بنسبة 98.5 ٪ مقابل مجموعة بيانات صور الأعشاب الضارة. ومن ثم، يُفترض أن النهج المقترح قد يساعد في نظام تصنيف الأعشاب الضارة على تحديد الأعشاب الضيقة والواسعة بدقة التي يتم التقاطها في بيئات حقيقية.Translated Description (French)
Les mauvaises herbes sont l'un des annoyers agricoles les plus dommageables qui ont une influence majeure sur les cultures. Les mauvaises herbes ont la responsabilité d'obtenir des coûts de production plus élevés en raison du gaspillage des cultures et ont également une influence majeure sur l'économie agricole mondiale. L'importance de cette préoccupation a motivé la communauté des chercheurs à explorer l'utilisation de la technologie pour la détection précoce des mauvaises herbes qui soutiennent les agriculteurs dans les champs agricoles. Certaines méthodes de désherbage ont été proposées pour ces domaines ; cependant, ces algorithmes ont encore des défis car ils ont été mis en œuvre contre des environnements contrôlés. Par conséquent, dans cet article, une approche d'analyse d'image de mauvaises herbes a été proposée pour le système de classification des mauvaises herbes. Dans ce système, pour le prétraitement, un filtre homomorphe est exploité pour diminuer les facteurs environnementaux. Tandis que, pour l'extraction de caractéristique, un procédé d'extraction de caractéristique adaptative est proposé qui exploite la détection de bord. La technique proposée estime les directions des bords tout en tenant compte de la suppression non maximale. Cette méthode présente plusieurs avantages, notamment sa facilité d'utilisation et sa capacité à s'étendre à d'autres types de fonctionnalités. En règle générale, des détails de bas niveau sous la forme de caractéristiques sont extraits pour identifier les mauvaises herbes, et des techniques supplémentaires pour détecter les mauvaises herbes cultivées sont utilisées si nécessaire. Dans le traitement des images de mauvaises herbes, certains bords peuvent être vérifiés en tant que fonction de pas, et notre technique peut surpasser d'autres opérateurs tels que les opérateurs de gradient. Les détails pertinents sont extraits pour générer un vecteur de caractéristiques qui est ensuite donné à un classificateur pour l'identification des mauvaises herbes. Enfin, les caractéristiques ont été utilisées dans la régression logistique pour la classification des mauvaises herbes. Le modèle a été évalué par rapport à la régression logistique qui a identifié avec précision différents types d'images de mauvaises herbes dans des domaines naturalistes. L'approche proposée a atteint une reconnaissance moyenne pondérée de 98,5 % par rapport à l'ensemble de données des images de mauvaises herbes. Par conséquent, il est supposé que l'approche proposée pourrait aider dans le système de classification des mauvaises herbes à identifier avec précision les mauvaises herbes étroites et larges capturées dans des environnements réels.Translated Description (Spanish)
Las malas hierbas son uno de los molestos agrícolas más dañinos que tienen una gran influencia en los cultivos. Las malas hierbas tienen la responsabilidad de obtener mayores costos de producción debido al desperdicio de cultivos y también tienen una gran influencia en la economía agrícola mundial. La importancia de tal preocupación motivó a la comunidad investigadora a explorar el uso de la tecnología para la detección de malezas en etapas tempranas que apoyan a los agricultores en los campos agrícolas. Se han propuesto algunos métodos de malas hierbas para estos campos; sin embargo, estos algoritmos aún tienen desafíos, ya que se implementaron en entornos controlados. Por lo tanto, en este documento, se ha propuesto un enfoque de análisis de imágenes de malezas para el sistema de clasificación de malezas. En este sistema, para el preprocesamiento, se aprovecha un filtro homomórfico para disminuir los factores ambientales. Mientras que, para la extracción de características, se propone un método de extracción de características adaptativo que explota la detección de bordes. La técnica propuesta estima las direcciones de los bordes mientras tiene en cuenta la supresión no máxima. Este método tiene varios beneficios, incluyendo su facilidad de uso y la capacidad de extenderse a otros tipos de características. Típicamente, se extraen detalles de bajo nivel en forma de características para identificar malezas, y se utilizan técnicas adicionales para detectar malezas cultivadas si es necesario. En el procesamiento de imágenes de malas hierbas, ciertos bordes pueden verificarse como una función de paso, y nuestra técnica puede superar a otros operadores, como los operadores de gradiente. Los detalles relevantes se extraen para generar un vector de características que se proporciona a un clasificador para la identificación de malezas. Finalmente, las características se han utilizado en la regresión logística para la clasificación de malezas. El modelo se evaluó contra la regresión logística que identificó con precisión diferentes tipos de imágenes de malezas en dominios naturalistas. El enfoque propuesto logró un reconocimiento medio ponderado del 98,5% frente al conjunto de datos de imágenes de malezas. Por lo tanto, se supone que el enfoque propuesto podría ayudar en el sistema de clasificación de malezas a identificar con precisión las malezas estrechas y anchas capturadas en entornos reales.Files
TSP_CSSE_42110.pdf.pdf
Files
(1.4 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:33e408eae5039b909bd2c0aaad5deaef
|
1.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- خوارزمية الكشف عن الحافة التكيفية لتحليل صورة الأعشاب الضارة
- Translated title (French)
- Un algorithme de détection adaptative des bords pour l'analyse des images de mauvaises herbes
- Translated title (Spanish)
- Un algoritmo de detección de bordes adaptativo para el análisis de imágenes de malezas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388552654
- DOI
- 10.32604/csse.2023.042110
References
- https://openalex.org/W162316665
- https://openalex.org/W1973700570
- https://openalex.org/W1986869398
- https://openalex.org/W1988117062
- https://openalex.org/W2295576109
- https://openalex.org/W2945762225
- https://openalex.org/W2952651429
- https://openalex.org/W3122890808
- https://openalex.org/W3130336867
- https://openalex.org/W3159790736
- https://openalex.org/W3179545255
- https://openalex.org/W3201082406
- https://openalex.org/W3203838746
- https://openalex.org/W4200271133
- https://openalex.org/W4211160540
- https://openalex.org/W4220727424
- https://openalex.org/W4220952698
- https://openalex.org/W4221075466
- https://openalex.org/W4223586001
- https://openalex.org/W4224219562
- https://openalex.org/W4283274474
- https://openalex.org/W4283719944
- https://openalex.org/W4285335840
- https://openalex.org/W4285540239
- https://openalex.org/W4289333284
- https://openalex.org/W4302028939
- https://openalex.org/W4303493247
- https://openalex.org/W4311046768
- https://openalex.org/W4313444178
- https://openalex.org/W4318485598
- https://openalex.org/W4353091001
- https://openalex.org/W4399616385