Identificação de espécies arbóreas apoiada por reconhecimento de padrões de textura no tronco usando inteligência computacional - Bressane, Adriano [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
Embora fundamental para diversas finalidades, a identificação de espécies arbóreas pode ser complexa e até mesmo inviável em determinadas condições, motivando o desenvolvimento de métodos assistidos por inteligência computacional. Nesse sentido, estudos têm se concentrado na avaliação de características extraídas a partir de imagens da folha e, apesar dos avanços, não são aplicáveis a espécies caducifólias em determinadas épocas do ano. Logo, o uso de características baseadas na textura em imagens do tronco poderia ser uma alternativa, mas ainda há poucos resultados reportados na literatura. Portanto, a partir da revisão de trabalhos anteriores, foram realizados experimentos para avaliar o uso de métodos de inteligência computacional no reconhecimento de padrões de textura em imagens do tronco arbóreo. Para tanto, foram consideradas espécies arbóreas caducifólias nativas da flora brasileira. As primeiras análises experimentais focaram na avaliação de padrões. Como resultado, verificou-se que a melhor capacidade de generalização é alcançada combinando o uso de estatísticas de primeira e segunda ordem. Contudo, o aumento de variáveis preditoras demandou uma abordagem capaz de lidar com informação redundante. Entre as técnicas avaliadas para essa finalidade, a análise fatorial exploratória proporcionou redução na taxa de erros durante o aprendizado de máquina e aumento da acurácia durante a validação com dados de teste. Por fim, constatando que a variabilidade natural da textura no tronco arbóreo causa uma ambiguidade no reconhecimento de padrões, o uso da modelagem fuzzy foi avaliado. Em comparação com outros algoritmos de aprendizagem de máquina, a abordagem fuzzy proporcionou resultados competitivos e, assim, pode ser considerada uma alternativa promissora para novos avanços no apoio a identificação de espécies arbóreas usando inteligência computacional.

Although the arboreal identification is mandatory for several purposes, it can be complex and infeasible under certain conditions, motivating the development of computer-aided methods. In this sense, studies have focused on the assessment of features extracted from leaf images and, despite advancements, they are not applicable for deciduous species in some periods of year. Therefore, the usage of features based on texture in trunk images could be an alternative, but there are still few outcomes reported in the literature. Thus, from the review on previous studies, experiments have been performed for evaluating the use of computational intelligence methods for texture patterns recognition in trunk images. For that, native species from the deciduous Brazilian forest were considered. Firstly, the experimental analyzes focused on the evaluation of patterns. As a result, it was noted that the best generalization ability is reached using the first-order statistics in combination with second-order descriptors. Nevertheless, the increase of predictor variables required an approach capable of dealing with redundant information. Among the techniques assessed for this purpose, the exploratory factor analysis provided an error rate reduction during the machine learning, and an accuracy improvement in the validation over testing dataset. Finally, taking into account that the natural variability of texture in arboreal trunk causes an ambiguity in the pattern recognition, the usage of fuzzy modeling has been evaluated. In comparison with other machine learning algorithms, the fuzzy approach afforded competitive results, and hence it can be a promising alternative for further progress in the arboreal identification supported by computational intelligence.
Arboreal species identification supported by texture pattern recognition in trunk using computational intelligence
Keywords: Bioinformática; Processamento de imagens; Aprendizagem de máquina; Bioinformatics; Image processing; Machine learning