Brachiaria species identification using imaging techniques based on fractal descriptors

The use of a rapid and accurate method in diagnosis and classification of species and/or cultivars of forage has practical relevance, scientific and trade in various areas of study. Thus, leaf samples of fodder plant species \textit{Brachiaria} were previously identified, collected and scanned to be treated by means of artificial vision to make the database and be used in subsequent classifications. Forage crops used were: \textit{Brachiaria decumbens} cv. IPEAN; \textit{Brachiaria ruziziensis} Germain \& Evrard; \textit{Brachiaria Brizantha} (Hochst. ex. A. Rich.) Stapf; \textit{Brachiaria arrecta} (Hack.) Stent. and \textit{Brachiaria spp}. The images were analyzed by the fractal descriptors method, where a set of measures are obtained from the values of the fractal dimension at different scales. Therefore such values are used as inputs for a state-of-the-art classifier, the Support Vector Machine, which finally discriminates the images according to the respective species.Comment: 7 pages, 5 figure

AVALIAÇÃO DO ESTADO NUTRICIONAL DE PLANTAS DE COUVE-FLOR CULTIVADAS EM SOLUÇÃO NUTRITIVA SUPRIMIDAS DE MACRONUTRIENTES

Com o objetivo de avaliar o efeito da omissão de macronutrientes no crescimento e no estado nutricional da couve-flor, bem como descrever sintomas visuais de deficiência nutricional, foi conduzido um experimento em casa de vegetação, em solução nutritiva. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com sete tratamentos, que corresponderam à solução completa e à omissão individual de N, P, K, Ca, Mg e S, com três repetições. Foram avaliados a altura das plantas, o número de folhas, a área foliar, a massa seca da parte aérea, das raízes e planta inteira, os teores dos macronutrientes da parte aérea e raízes e descritas as desordens nutricionais. As omissões individuais de N, P, K, Ca e Mg foram as mais limitantes para o crescimento vegetativo da couve-flor, reduzindo consideravelmente a altura, o número de folhas, área foliar, assim como massa seca da parte aérea, raízes e planta inteira. Foram observados sintomas de deficiência nutricional de cada elemento. Os teores dos macronutrientes na parte aérea do tratamento completo e com omissão dos nutrientes foram respectivamente: N = 36,3 – 11,0; P = 5,0 – 1,0; K = 37,0 – 4,7; Ca = 26,0 – 5,7; Mg = 5,3 – 1,0; S = 15 – 3,0 g kg-1.An experiment was conducted under greenhouse conditions, to evaluate the effects of macronutrient omission on cauliflower nutritional status and development, as well as describe nutritional deficiency symptoms. The experiment was arranged in completely randomized design with three replications and seven treatments, corresponding to complete nutritive solution and individual N, P, K, Ca, Mg and S omission. Plant height, number of leaves, leaf area, shoot, root and whole plant dry mass and macronutrient levels were determined and nutritional deficiency symptoms were described. Individual omissions of N, P, K or Ca were the most limiting for cauliflower growth, considerably reducing plant height, number of leaves, and shoot, root and whole plant dry mass. Nutritional deficiency symptoms were observed for each element. Shoot macronutrient levels in control and nutrient omission treatments were, respectively: N = 36.3 – 11.0; P = 5.0 – 1.0; K = 37.0 – 4.7; Ca = 26.0 – 5.7; Mg = 5.3 – 1.0; S = 15.0 – 3.0 g kg-1

OMISSÃO DE MACRONUTRIENTES NO CRESCIMENTO E NO ESTADO NUTRICIONAL DE CAPIM-ELEFANTE (CV. MOTT) CULTIVADO EM SOLUÇÃO NUTRITIVA

The objective of this work was to evaluate the effect of omission of macronutrients in the growth and the nutritional state of elephant-grass plants (Pennisetum purpureum Shum cv. Mott). The experiment was developed in the FCAV/UNESP, in Jaboticabal-SP,Brazil, using nutrient solution. The experimental design was completely randomized blocks, with seven treatments (the complete solution proposed by Hoagland & Arnon (1950) and the individual omission of N, P, K, Ca, Mg and S, in these solution), in three repetitions. Pre-germinated plants were placed in pot (5 dm3), containing the nutrient solution, which was aerated constantly during the experimental period and the respective treatments, with three replications each. Weekly, the height of the plants, the leaf number, apex diameter and number of tillers were evaluated as well as plant nutritional state. The omission of N, P, K, Ca, Mg and S limited the production of dry weight of shoot the elephant grass, compared to the full treatment. The deficiency of a macronutrient, in addition to promoting reduction of its content in the shoot, resulted in reducing the accumulation of most macronutrients, with resultant morphological changes, translated as characteristic symptoms of deficiency.Objetivou-se avaliar o efeito da omissão de macronutrientes no desenvolvimento e no estado nutricional de plantas de capim-elefante (Pennisetum purpureum Shum cv. Mott). O experimento foi desenvolvido na FCAV/UNESP, em Jaboticabal-SP com o uso de solução nutritiva. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com sete tratamentos (solução completa Hoagland & Arnon (1950) e a omissão individual de N, P, K, Ca, Mg e S nessa solução). Após o brotamento dos colmos, as plantas foram colocadas em vasos (5 dm3), contendo solução nutritiva sob aeração constante, aplicando-se os tratamentos com três repetições cada. Semanalmente, avaliou-se a altura das plantas, o número de folhas, o diâmetro do colmo e número de perfilhos, além do estado nutricional. A omissão de N, P, K, Ca, Mg e S limitaram a produção de massa seca da parte aérea do capim-elefante, em relação ao tratamento completo. A deficiência de um macronutriente, além de promover diminuição do seu teor na parte aérea, resultou em redução da acumulação da maioria dos macronutrientes, com conseqüente alterações morfológicas, traduzidas como sintomas característicos de deficiência

EFEITO RESIDUAL DE MODOS DE APLICAÇÃO DE ZINCO NA NUTRIÇÃO E NO CRESCIMENTO INICIAL DA CULTURA DO ARROZ

Em sistemas de alta produção os micronutrientes, especialmente o zinco é importante para a cultura do arroz. O presente trabalho objetivou avaliar o efeito residual de modos de aplicação de Zn sobre a nutrição e o crescimento inicial de plantas de arroz. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, tendo zinco aplicado via foliar, incorporado no solo e nas sementes e a testemunha (sem zinco), em quatro repetições. Aos 42 após a emergência, avaliou-se o teor de Zn no solo e na planta e o crescimento inicial das plantas de arroz . A aplicação de Zn via solo incorporado proporcionou efeito residual no teor do micronutriente no solo. A aplicação de Zn via foliar promoveu maior absorção do nutriente pelas plantas de arroz. Os modos de aplicação de Zn via semente, foliar e solo foram semelhantes em promover o incremento na produção de matéria seca de plantas de arroz

Análise de imagens digitais para identificação do estado nutricional de nitrogênio em híbridos de milho cultivados no campo: Use of image analysis to detect nutrient deficiences in maize cultivated in the field subjected to omisson of nitrogen

O conhecimento de sintomas de deficiência nutricional permite a identificação e a correção de deficiências, possibilitando intervenções corretas e sem desperdícios. Entretanto os métodos de diagnose química são demorados e de alto custo, além de ocorrer em estádio fenológico avançado, quando parte significativa da produção já estiver comprometida. A identificação de deficiência nutricional baseada em análise de imagens é uma estratégia inovadora para identificar a deficiência com antecedência e garantir a correção do nutriente na cultura. O objetivo foi verificar métodos de extração de características de imagens digitais foliares, baseados em padrões de textura da folha e em índices espectrais, para a identificação de sintomas de deficiência de nitrogênio (N) em híbridos de milho (Zea mays L.), cultivados no campo. O experimento foi conduzido no campo, em blocos ao acaso em fatorial 4x3 e 4 blocos, sendo 4 doses de adubação: omissão individual e completa (0%) de N, 50%, 100% e 200% da dose recomendada de N. Os híbridos foram: DKB390 PróR2® (H1), Pioneer 30F35® (H2) e Syngenta Status® (H3). A coleta e digitalização das folhas ocorreram em V4 e R1. Foram obtidas as imagens da folha indicativa do estádio (FI), analisadas quimicamente e por imagens. Os métodos de extração de características baseados em padrões de textura de imagens em escala de cinza foram: Fourier, Descritor Fractal (Fractal), Local Binary Pattern (LBP), Gabor Wavelets (GW) e Gabor Wavelets+Fractal Descriptors (GWF); e também foram estudados métodos de extração de características baseados em 4 índices espectrais de imagens coloridas: excesso de verde (EVd), vermelho normalizado (Vern), verde normalizado (Vn) e razão verde-vermelho (Rvv) e a combinação entre eles. Foram determinadas as concentrações foliares de N, além do estudo dos métodos de extração de características. Os resultados mostraram que a redução nas doses de N promoveu decréscimos significativos na concentração foliar desse elemento nas folhas. Nos métodos baseados em padrões de textura, a identificação de deficiência foi melhor no estádio R1 para os híbridos H2 e H3. No estádio V4, foi observado acertos de 69% (Fourier) e de 68,75% (LBP) no H1; 66,25% (Fourier e LBP) no H2 e 65,75% (LBP) e 63,5% (Fourier). Entretanto, no estádio R1, a porcentagem de acertos foi de 69,0% (Fourier) e 64,75% (LBP) no H1; 86,5% (LBP) e 77,25% (Fourier) no H2 e 90,75% (LBP) e 87,5% (Fourier) no H3. Para os métodos de extração de características baseados em índices espectrais, a classificação melhorou no estádio R1. As imagens de folhas em R1 apresentaram classificação muito boa para H1 e boa para H3, e razoável para H2. Observou-se 70% de acertos em H1, 53% de acertos em H2 e 65% de acertos em H3. Portanto, conclui-se que os sintomas de deficiência ou de excesso de N podem ser identificados pelas metodologias de análise de imagens digitais estudadas. Os métodos de extração de características baseados em textura de imagem apresentam melhor desempenho de classificação do que os métodos baseados em índices espectrais. O método baseado na textura de imagens que apresenta o melhor desempenho é o Fourier

A diagnostic tool for magnesium nutrition in maize based on image analysis of different leaf sections

The nutritional status of maize (Zea mays L.) can be diagnosed by chemical analysis of leaves, which is very slow, or by visual diagnosis of deficiency symptoms, which is dependent on observer experience. The artificial visual system (AVS) is a technology to identify nutritional deficiencies in maize, allowing correction for nutrient supply at earlier development stages in maize. Our objective was to propose methods of artificial vision and pattern recognition to identify the concentration of magnesium (Mg) in maize plants grown in the greenhouse. Magnesium concentrations were 0.0, 0.65, 1.3, and 2.0 mM Mg, with four replications. Leaf scans were collected at V4 (four leaves fully developed), V6 (six leaves fully developed), and V8 (eight leaves fully developed) stages, and these leaves were samples for chemical assays. Such images were processed using AVS methods. Volumetric fractal dimension (VFD), Gabor wavelet (GW), and VFD with canonical analysis (VFDCA) were techniques used by the AVS to extract deficiency characteristics in the leaf images. The increase of Mg in the nutrient solution caused an increase in the Mg concentration in leaves, resulting in typical visual symptoms. The AVS method was able to identify all levels of deficiency, scoring 75.5% of rights in images of the middle section of leaves in the VFDCA method, in color scans of V4 leaves. The AVS was efficient at diagnosing Mg concentrations in leaves of maize during the V4 stage.FAPES