I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 7 ,   No .   2 Feb r u ar y   20 2 5 ,   p p .   1 11 2 ~ 1 1 20   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 7 . i 2 . pp 1 11 2 - 1 1 20           1112     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Efficien de ep lea rning  appro a ch f o r enhancing  pla nt  lea f   disea se cla ss ificat io n       M er o ua   B elm ir 1 ,   Wa f a   Dif a l la h 2 ,   Abdelk a der  G ha zli 1   1 La b o r a t o r y   o f   C o d i n g   a n d   I n f o r ma t i o n   S e c u r i t y   ( LA C O S I ) ,   F a c u l t y   o f   E x a c t   S c i e n c e s,   Ta h r i   M o h a mm e d   U n i v e r si t y   o f   B e c h a r ,     B e c h a r ,   A l g e r i a   2 La b o r a t o r y   o f   E n e r g e t i c   i n   A r i d   Z o n e s (EN ER G A R I D ) ,   F a c u l t y   o f   E x a c t   S c i e n c e s,  Ta h r i   M o h a mm e d   U n i v e r si t y   o f   B e c h a r ,     B e c h a r ,   A l g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   15 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   20 2 0 2 4   Acc ep ted   Sep   30 ,   2 0 2 4       Th e   wid e sp re a d   o c c u rre n c e   o f   p lan d ise a se is  a   m a jo r   fa c to i n   th e   re d u c ti o n   o a g ricu lt u ra o u tp u t,   a ffe c ti n g   b o th   c ro p   q u a li t y   a n d   q u a n ti t y .   Th e se   d ise a se ty p ica ll y   b e g i n   o n   th e   lea v e s,  in fl u e n c e d   b y   a lt e ra ti o n i n   p lan stru c t u re   a n d   g r o win g   tec h n iq u e s,  a n d   c a n   e v e n t u a ll y   sp re a d   o v e t h e   e n ti re   p lan t.   Th is  re su lt s   in   a   n o tab le  d e c re a se   in   c ro p   v a riety   a n d   y ield .   S u c c e ss fu ll y   m a n a g in g   t h e se   d ise a se d e p e n d o n   a c c u ra tely   c las si fy in g   a n d   d e tec ti n g   lea i n fe c ti o n s   e a rly ,   w h ich   is  e ss e n ti a f o r   c o n t ro ll i n g   t h e ir  sp re a d   a n d   e n s u rin g   h e a lt h y   p lan g ro wt h .   T o   a d d re ss   th e se   c h a ll e n g e s,  t h is  p a p e r   in tro d u c e a n   e fficie n t   a p p r o a c h   fo d e tec ti n g   p la n lea d i se a se s.  A   c o n c a ten a ti o n   o p re - train e d   c o n v o l u ti o n a l   n e u ra l   n e two r k s   ( CNN )   fo e n h a n c e d   p lan lea d ise a se   u sin g   tran sfe lea rn in g   tec h n i q u e   is   imp lem e n te d ,   wit h   a   sp e c ifi c   f o c u o n   a c c u ra te  e a rly   d e tec ti o n ,   u t il izin g   t h e   c o m p re h e n siv e   n e p lan t   d ise a se d a tas e t.   T h e   c o m b in e d   re sid u a l   n e two r k - 5 0   ( R es N et - 50 )   wit h   d e n se ly   c o n n e c ted   c o n v o lu ti o n a n e two rk - 1 2 1   ( D e n se N et - 121 )   a rc h it e c t u re   a i m to   p r o v id e   a n   e fficie n a n d   re li a b le  so lu ti o n   to   th e se   c rit ica a g r icu lt u ra c o n c e rn s.   Va rio u e v a lu a ti o n   m e tri c we re   u ti li z e d   t o   e v a l u a te  th e   r o b u stn e ss   o f   th e   p ro p o se d   h y b ri d   m o d e l.   T h e   p ro p o se d   R es N et - 5 0   wit h   th e   D en se N et - 1 2 1   h y b ri d   m o d e a c h iev e d   a   ra te  o f   a c c u ra c y   o 9 9 . 6 6 % .   K ey w o r d s :   Dee p   lear n in g   Den s eNe t - 121   Plan t le af   d is ea s   R esNet - 50   T r an s f er   lear n i n g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Me r o u B elm ir   L ab o r ato r y   o f   C o d in g   a n d   I n f o r m atio n   Secu r ity   ( L AC OSI ) ,   Facu lty   o f   E x ac t Scie n ce s   T ah r i M o h am m ed   Un iv e r s ity   o f   B ec h ar   K en ad s a   Stre et,   B ec h ar   0 8 0 0 0 ,   Alg er ia   E m ail:  b elm ir . m er o u a@ u n iv - b ec h ar . d z       1.   I NT RO D UCT I O N   Ma s s iv o b s tacle s   co n f r o n tin g   th e   wo r ld   to d a y   in clu d th wo r ld s   r ap id ly   ex p an d in g   p o p u latio n ,   clim ate  v ar iab ilit y ,   f o o d   s ec u r ity ,   ec o lo g ical  d ec lin e,   an d   in f ec tio u s   d is ea s p an d em ics.  T en   b illi o n   p eo p le  ar ex p ec ted   to   liv e   o n   th e   p la n e b y   th e   m id - 21 st   ce n tu r y .   W o r ld wid f o o d   s ec u r ity   is   ex p ec ted   to   b ec o m m ajo r   co n ce r n   s in ce   it is   p r ed i cted   th at  f o o d   d em a n d   will in c r ea s b y   7 0 % to   1 0 0 % b y   2 0 5 0   [ 1 ] .   E n h an cin g   th a g r icu ltu r al   s ec to r   is   v ital  f o r   o p tim izin g   p r o d u ctio n   an d   elev atin g   q u alit y .   C r ea tin g   f av o r a b le  co n d itio n s   f o r   th e   h ea lth y   d e v elo p m e n o f   p lan ts   an d   c r o p s   is   ess en tial.  Plan d i s ea s es  ar o f ten   th e   m ain   f ac to r s   co n tr ib u tin g   to   t h eir   d ec lin e.   B ased   o n   esti m ates  f r o m   th e   Fo o d   a n d   A g r icu ltu r Or g an izatio n   o f   th Un ited   Natio n s   ( FAO) ,   th ese  d is ea s es  r esu lt  in   an   a n n u al  ec o n o m ic  im p ac o f   a r o u n d   $ 2 2 0   b illi o n   g lo b ally ,   f r e q u en tly   ca u s in g   d am ag o r   to t al  cr o p   lo s s .   Pla n ts   ar attac k ed   b y   v ar io u s   p ath o g en s ,   in clu d in g   b ac ter ia,   f u n g i,  m icr o s co p ic  o r g an is m s ,   an d   v ir u s es,  wh ich   d is r u p th eir   v ital  f u n ctio n s   an d   alter   th eir   n at u r al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         E fficien t d ee p   lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   en h a n cin g   p la n t le a d is ea s cla s s if ica tio n   ( Mer o u a   B elmir )   1113   s tr u ctu r [ 2 ] .   E ar ly   id e n tific atio n   o f   p lan d is ea s in   th f ield   s tan d s   as  a   p iv o tal  in itial  p h ase.   C o n v en tio n a l   d is ea s id en tific atio n   m eth o d s   h ea v ily   lean   o n   th ass is tan ce   o f   ag r icu ltu r al  ex ten s io n   o r g an izatio n s .   Ho wev er ,   th ese  m eth o d s   f ac e   co n s tr ain ts   in   co u n t r ies  with   in s u f f icien lo g is tical  an d   h u m an   in f r astru ctu r ca p ac ity ,   an d   th eir   s ca lab ilit y   co m es  at  h ig h   co s t.  I n   s u ch   co n tex ts ,   th in ter n et  o f   th i n g s ,   with   s m ar tp h o n an d   u n m an n ed   ae r ial  v e h icle  t ec h n o lo g ies,  p r esen t   n o v el  av en u es  f o r   in - f ield   p lan d is ea s d etec tio n   th r o u g h   au to m ated   im ag e   r ec o g n itio n .   T h is   ap p r o ac h   h o l d s   p r o m is f o r   en a b lin g   ea r l y   d etec tio n   o n   b r o ad   s ca le  [ 3 ] .   C r o p   y ield   r ed u ctio n   is   cr iti ca ar ea   o f   r esear ch ,   esp ec ially   in   ca s es  wh er d is ea s es  o r   a b n o r m alities   d is r u p t   ch lo r o p h y ll  p r o d u ctio n   in   p lan leav es,  r esu ltin g   in   p lan m o r tality .   Ar tific ia i n tellig en ce   ( AI )   h as  ev o lv ed   as  m ajo r   av en u f o r   ad d r ess in g   th is   is s u [ 4 ] .   R esear ch er s   h av e   in tr o d u ce d   v ar iety   o f   d ee p   lear n i n g   alg o r ith m s   aim ed   at  th id e n tific atio n   an d   class if icatio n   o f   m u ltip le  d is ea s es  o f   p lan ts .   I m an u llo h   et  a l.  [ 5 ] ,   th is   wo r k   p r o p o s ed   cu s to m - d esig n ed   co n v o l u tio n al  n e u r al   n etwo r k   ( C NN)   ap p r o ac h   c o m p r is in g   1 2   lay er s ,   with   eig h d ed icate d   to   f ea tu r ex tr ac tio n   an d   f o u r   s er v in g   as  clas s if ier s .   Uti lizin g   n ew  p lan d is ea s es   d ataset,   th p r o p o s ed   m o d el  ac h iev ed   h ig h   p er f o r m a n ce   with o u o v er f itti n g ,   attain in g   an   ac cu r ac y   r ate  o f   9 7 %.  B elm ir   et   a l.   [ 6 ]   u tili ze d   th e   Plan tVillag d ataset  wh ich   co n tai n s   3 8   class es  an d   a   d ee p   C NN   f o r   th e   d etec tio n   an d   class if icatio n   o f   p lan leav es  d is ea s es   ac h iev in g   test   ac cu r ac y   o f   9 4 . 3 3 %.  Dif f er e n t   ap p r o ac h es  h av b ee n   a p p lie d   to   h a n d le  th class if icatio n   o f   s in g le  cr o p s .   Fo r   ex am p l e,   in   [ 7 ]   d e n s ely   co n n ec ted   co n v o l u tio n al  n et wo r k - 1 2 1   ( Den s eNe t - 1 2 1 )   d e ep   lear n in g   m o d el  was  p r o p o s ed   to   id en tify   s ix   ca teg o r ies  o f   ap p le  leaf   d is ea s es.  T h p r o p o s ed   m eth o d   in d icate d   an   ac cu r ac y   r ate  o f   9 3 . 7 1 %.  Ad d itio n ally ,   th ese  s o lu tio n s   [ 8 ] ,   [ 9 ]   im p le m en ted   d ee p   lear n in g   ap p r o a ch es  f o r   th p u r p o s o f   class if y in g   th im a g es  o f   ap p le  leaf   d is ea s es,  also   f o r   t h class if y in g   o f   t o m ato   cr o p   [ 1 0 ] - [ 1 2 ] .   I n   a n o th er   s tu d y   [ 1 3 ] ,   tr an s f e r   lear n in g   with   d ee p   C NNs  wa s   em p lo y ed   to   id en tif y   p lan leaf   d i s ea s es.  Pre - tr ain ed   m o d els,  in itially   tr ain ed   o n   ex ten s iv d atasets ,   wer a d ap t ed   to   th s p ec if ic   task   u s in g   th r ice  a n d   m aize   Plan tVillag d ataset.   Mo r eo v e r ,   Kh an   et  a l.  [ 1 4 ]   an d   Gu p ta  et  a l.   [ 1 5 ]   ap p lied   d ee p   lear n in g   tech n iq u es  to   class if y   im ag es  o f   m aize   leaf   d is ea s es.  T h v is u al  g eo m etr y   g r o u p   n etwo r k   ( VGGNet ) ,   wh ich   is   p r e - tr ain ed   o n   th I m a g eNe t,  an d   also   th I n ce p tio n   m o d el  was  ch o s en   f o r   th is   p u r p o s e,   r esu ltin g   i n   a n   ac cu r ac y   o f   9 2 . 0 0 %.  C h en   e a l.   [ 1 6 ] ,   e n h a n ce d   an   ar tific ial  n e u r al  n etwo r k   b y   in p u ttin g   e x tr ac ted   p ix el  a n d   f ea tu r e   v alu es   f o r   im ag e   s eg m en tatio n .   Nex t,  a   C NN - b ased   m o d el  was  e s tab lis h ed ,   an d   th s eg m en ted   im ag es  wer class if ied   u s in g   th p r o p o s ed   C NN   m o d el.   E x p er im en tal  f in d in g s   in d icate d   an   a v er ag ac c u r ac y   o f   9 3 . 7 5 %.   W ith in   th s co p o f   t h is   r esear ch ,   we  in tr o d u ce   a   s p ec if ically   tailo r ed   h y b r i d   m o d el  d esig n ed   f o r   th e   id en tific atio n   a n d   class if icatio n   o f   p lan leaf   d is ea s es  wh ich   co m b in ed   p r e - tr ai n ed   r esid u al  n etwo r k - 50  ( R es N et - 50 )   with   D en s e N et - 121 .   T h m et h o d o lo g ical  f r am ewo r k   co m p r is es  th r ee   p iv o tal  s tep s d ata  co llectio n ,   p r e - p r o ce s s in g   o f   d ata,   an d   th e   class if icatio n .   T h o v er ar ch i n g   g o al   is   to   cr a f m o d el  p r o f icien t   in   d if f er en tiatin g   h ea lth y   f r o m   in f ec ted   p lan f o liag e.   T h n e p lan d ataset ,   en co m p ass in g   d iv er s ar r ay   o f   p lan v ar ieties,  s er v es  as  th f o u n d atio n   f o r   th is   s tu d y .   T h d is ce r n ib le  r esu lts   u n d er s co r th s ig n if ican tly   h eig h ten ed   ac cu r ac y   e x h ib ite d   b y   th p r o p o s ed   m o d el  i n   co m p a r is o n   to   co n v en tio n al   m ac h in e   lear n in g   class if ier s   wh en   d etec tin g   p lan leaf   d is ea s es.   T o   ass es s   h o well  o u r   s u g g ested   s o lu tio n   p er f o r m s ,     we  co m p ar ed   its   p er f o r m a n ce   ag ain s d ee p   lear n in g   m o d els  tr ain ed   o n   th s am d ataset.   T h is   s tu d y   m ak es  co n tr ib u tio n   to   co m b in in g   d ee p   tr an s f er   lear n i n g   m o d els  to   i n cr ea s p r ed ictio n   ac cu r ac y .   T h p ap er   is   s y s tem atica lly   s tr u ctu r ed   in t o   f iv d is tin ct  s ec tio n s   f o r   clar ity .   T h s ec o n d   s ec tio n   d etails  th m eth o d s   em p lo y ed .   T h e   th ir d   s ec tio n   d elv es  in to   th e   p r o p o s ed   m eth o d o lo g y   f o r   id e n tify in g   p la n le af   d is ea s es.  Sectio f o u r   th o r o u g h ly   e x am in es  th ex p er im en tal  r esu lts   an d   i n clu d es  co m p ar is o n s   o f   th f in d in g s .   T h f i n al   s ec tio n   co n clu d es th r esear ch   p ap er .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     Da t a   c o llect io n   R ec en tly ,   s ev er al  ef f o r ts   h a v b ee n   in itiated   in   t h r ea lm   o f   d ata  g ath er in g .   On s u ch   in itiativ in v o lv es  th ac q u is itio n   o f   i m ag es  d ep ictin g   m u ltip le  p la n s p ec ies  af f ec ted   b y   d if f er e n d is ea s es  f r o m   th Kag g le  p latf o r m ,   s p ec if ically   f r o m   th e   d ataset  titl ed   New  p lan d is ea s es  d ataset .   T h is   d ataset  h as  b ee n   r ec r ea ted   th r o u g h   au g m en tat io n   f r o m   th o r ig in al  d atas et  Plan tVillag d ataset .   T h o r ig in al  d ataset   co n tain s   wid v ar iety   o f   im ag es  o f   p lan s p ec ies  af f ec ted   b y   d if f e r en d is ea s es.  T h n ew  p lan d is ea s es   d ataset  in clu d es  8 7 , 8 6 7   r ed ,   g r ee n ,   an d   b lu ( R GB )   im ag es  o f   1 4   d if f er en ty p es  o f   cr o p   l ea v es,  b o th   h ea lth y   an d   th o s af f ec ted   b y   th d is ea s e,   class if ied   in to   3 8   class es  o f   p lan d is ea s es  ca teg o r ies  an d   ca n   b ac ce s s ed     at  h ttp s ://www. k ag g le. co m /d atasets /v ip o o o o o l/n ew - p la n t - d is ea s es - d ataset .   Fo r   p r e d ictiv m o d elin g ,     th d ataset  was  s p lited   in t o   tr ain in g   ( 5 6 , 2 3 6   im ag es),   v alid atio n   ( 1 4 , 0 5 9   im ag e s ) ,   an d   test   s ets    ( 1 7 , 5 7 2   im ag es).   An   ex p e r im en u tili zin g   1 4   cr o p s   was  p er f o r m ed ,   Fig u r 1   r ep r esen ts   class es   o f   th ap p le  leaf   d atas et  in clu d e:  Fig u r 1 ( a)   h ea lth y   leav es,  Fig u r 1 ( b )   r u s leav es,  Fig u r 1 ( c)   b lack   r o leav es,     an d   Fig u r 1 ( d )   s ca b   leav es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 5 :   1 11 2 - 1 1 20   1114           ( a)   ( b )   ( c)   ( d )     Fig u r 1 .   S am p le  im a g es r ep r e s en tin g   v ar io u s   class es wi th in   th ap p le  leaf   d ataset :   ( a)   ap p l h ea lth y ,     ( b )   ap p le  r u s t,  ( c )   ap p le  b lack   r o t,  an d   ( d )   ap p le  s ca b       2 . 2 .     Dee p lea rning   On o f   th m o s s ig n if ican b r ea k th r o u g h s   in   co m p u ter   s cie n ce ,   f u n d am en tally   tr a n s f o r m i n g   th d ata   m in in g   in d u s tr y ,   is   d ee p   lear n in g .   I h as  tak en   n ea r ly   two   d ec ad es  to   r ea ch   its   cu r r en lev el  o f   s o p h is ticatio n ,   d r iv en   b y   th e   in cr ea s ed   av ail ab ilit y   o f   p u b lic  d ata,   th p o wer f u p a r allel  p r o ce s s in g   ca p ab ilit ies  o f   g r ap h ics  p r o ce s s in g   u n its   ( GPU) ,   an d   th cr ea tio n   o f   s p ec ialized   d ee p   lea r n in g   h ar d wa r [ 1 7 ] .   Dee p   lear n in g   f r am ewo r k s   ar ex ten s iv ely   u tili ze d   in   n u m er o u s   ap p li ca tio n s   o f   th class if icat io n ,   in clu d in g   im ag e   r ec o g n itio n   [ 1 8 ] ,   r ec o g n itio n   o f   m u s ic  [ 1 9 ] ,   an d   m ed ical  d is ea s r ec o g n itio n   [ 2 0 ] .   C NNs  ar u n i q u ty p o f   n eu r al  n etwo r k   d esig n e d   f o r   im ag r ec o g n itio n   an d   class if icatio n ,   ac h iev in g   e x ce p tio n al  r esu lts .   Un lik tr a d itio n al  ap p r o ac h es,   C NNs   ca n   au t o m atica lly   lear n   co m p lex   f ea tu r es  f r o m   r aw  im a g es,  elim in atin g   th e   n ec ess ity   f o r   m an u al  f ea tu r ex tr ac tio n .   I n   task s   s u ch   as  id en tify in g   p lan s p ec ies  an d   d iag n o s in g   d is ea s es,  C NNs h av d em o n s tr ated   g r ea ter   ef f ec tiv en ess   co m p a r ed   to   co n v en tio n al  m eth o d s   [ 1 3 ] .     2 . 3 .     T ra ns f er   lea rning   Alth o u g h   d ee p   lear n in g   h as  d em o n s tr ated   g r ea ef f ec tiv e n e s s   in   n u m er o u s   ap p licatio n s ,   t h er ar a   n u m b er   o f   co n s tr ain ts   th at  p r ev en d ee p   lear n in g   f r o m   b ei n g   u s ed   in   ce r tain   co n tex ts .   T o   p r o p e r l y   tr ain   th e   m o d el  p a r am eter s ,   s u b s tan tial  am o u n t   o f   la b eled   d ata   is   n ee d ed .   T h is   is   o n m ajo r   r estr ictio n .   Gen er atin g   lar g e - s ca le  tag g ed   d atasets   is   f r eq u e n tly   n o f ea s ib le.   Ov er f itti n g   ca n   o cc u r   wh en   a   d ee p   n eu r al  n etwo r k   is   tr ain ed   en tire ly   f r o m   s cr atc h   u s in g   s p ar s d ata.   T h is   p r o b lem   is   s o lv ed   th r o u g h   tr an s f er   lear n in g ,   wh ich   ap p lies   th k n o wled g e   g ain e d   f r o m   o n ac tiv ity   to   o th er   r elate d   task s .   Ma n g o es  an d   av o ca d o s   ca n   b e   class if ied   u s in g   m o d el  th at  was  tr ain ed   to   id en tify   p h o to s   o f   ap p les  an d   m an g o es,  f o r   in s tan ce .     T h I m ag eNe d ataset  co n tain s   im ag es  o f   v ar io u s   r ea l - life   s u b jects,  h as  b ee n   in s tr u m en ta in   p r o m o tin g   th e   u s o f   tr an s f er   lear n in g   [ 1 7 ] .   T r an s f er   lear n in g   u tili ze s   k n o wled g f r o m   m o d els  in itiall y   tr ain ed   o n   lar g er   b en ch m ar k   d atasets ,   s u ch   as  I m ag eNe t,  an d   ap p lies   it  to   s im ilar   o r   d if f er e n task s ,   lik class if y in g   d is ea s e   im ag es.  Ho wev er ,   b ec a u s o f   th d if f er e n ce s   b etwe en   th s o u r ce   d ataset  ( I m a g eNe t)   an d   tar g et  d atasets     ( n ew  p lan d is ea s es ) ,   o u r   wo r k   f o cu s es  o n   e x p er im e n tin g   with   th f o llo win g   p r e - tr ain e d   m o d els:   R esNet - 50   an d   Den s eNe t - 121 .   Fig u r 2   s h o ws th m ec h an is m   o f   th is   tr an s f er   lear n in g .           Fig u r 2 .   T h m ec h a n is m   o f   k n o wled g tr a n s f er   with in   tr an s f er   lear n in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         E fficien t d ee p   lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   en h a n cin g   p la n t le a d is ea s cla s s if ica tio n   ( Mer o u a   B elmir )   1115   2 . 4 .     P er f o r m a nce  e v a lua t io n   T o   co n v in cin g l y   d em o n s tr ate   th ef f ec tiv e n ess   o f   th e   s u g g ested   h y b r id   m o d el,   it  is   es s en tial  to   ass es s   th ef f icien cy   o f   th e   p r ed ictio n   m o d el  t h o r o u g h l y .   T h er ar e   n u m er o u s   m etr ics  av ai lab le  to   ass ess   h o well  m o d el   p r e d icts   o u tco m es.  I n   th is   s tu d y ,   we  f o cu s   o n   s ev er al   k ey   p e r f o r m an ce   m ea s u r es,  wh ich   ar e   d etailed   b elo w,   to   h i g h lig h t h m o d el s   p r e d ictiv ac cu r ac y   an d   r eliab ilit y .   Acc u r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r th ese  u s ed   m etr ics  ar d er iv e d   f r o m   v alu es  o b tain e d   f r o m   t h co n f u s io n   m atr ix .   Fo r   b o t h   b i n ar y   an d   m u lticlas s   class if ica tio n   task s ,   th c o n f u s io n   m atr i x   is   wid ely   u s ed   tech n iq u e   f o r   e v alu atin g   th e   ef f ec tiv en ess   o f   class if icatio n   m o d els.  T h co u n ts   o f   t h ex p ec ted   a n d   ac t u al  v alu e s   ar s h o wn .   TN   r ep r esen ts   tr u n eg ativ e ,   d en o t in g   th q u an tity   o f   n eg ativ s am p les  th at  h av b ee n   ac cu r ate ly   id en tifie d .   TP   r ep r esen ts   tr u e   p o s itiv e ,   w h ich   in d icate s   th e   q u an tity   o f   p o s itiv ca s es  th at  h av e   b ee n   co r r ec tly   class if ied .   Fals p o s itiv ( ab b r ev iated   FP )   is   th n u m b e r   o f   n eg ativ ca s es  th at  ar m is tak en ly   ca te g o r ized   as  p o s itiv e.   Fals n eg ativ e,   o r   FN   f o r   s h o r t,  is   th q u an tity   o f   p o s itiv ex am p les  th at  a r m is tak e n ly   ca teg o r ized   as  n eg ativ [ 2 1 ] .   T h p er ce n tag e   o f   th m o d el s   p r ed ictio n s   th at  co m tr u is   it s   ac cu r ac y .   m o d el s   r ec all,   o r   s en s itiv ity ,   m ea s u r es  h o wel it  id en tifie s   tr u p o s itiv ev en ts   o u o f   all  th ac t u al  p o s i tiv in s tan ce s .   T h tr u p o s itiv to   to tal  tr u p o s itiv an d   f alse  p o s itiv r atio   is   k n o wn   as  p r ec is io n .   T h p r ec is io n   an d   r ec al b alan ce   ar in d icate d   b y   th F 1   v alu [ 2 2 ] .       =  +   +  +  +    ( 1 )      =   +    ( 2 )      =   +    ( 3 )     1   = 2 . (     .      ) (    +    )   ( 4 )       3.   T H E   P RO P O SE D   SYS T E M   I n   th is   p a p er ,   th s u g g ested   p r o ce s s   co n s is ts   o f   f iv e   s tep s ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 3 .   T h e   m eth o d o l o g y   o f   th is   wo r k   s tar ts   with   th s tep   o f   d ata  co lle ctio n ,   wh ich   i n v o lv es  g at h er i n g   v a r iety   o f   p lan t   leaf   im ag es f r o m   th n ew  p lan t d is ea s e s   d ataset ,   o f f er in g   r ich   ar r ay   o f   d ata  f o r   an aly s is .   Fo llo win g   th is ,   d ata   p r e - p r o ce s s in g   b ec o m es  cr u ci al,   as  it  d ea ls   with   th d iv er s s h ap es  an d   r eso lu tio n s   o f   th co lle cted   im ag es.   T o   en s u r co n s is ten cy   ac r o s s   all  im ag es,  we  r esize  th em   to   s tan d ar d ized   d im e n s io n   o f   2 5 6 × 2 5 6 × 3   an d   ap p ly   tech n iq u es  lik im ag e   au g m en tatio n .   W ith   th p r e - p r o ce s s ed   d ataset  in   h an d ,   th e   s u b s eq u en s tep   is   m o d el  b u ild i n g ,   wh er a   h y b r id   m o d el  is   co n s tr u cted .   T h i s   m ix ed   m o d el  co m b in ed   p r e tr ain ed   R esNet - 50 - Den s eNe t - 121   is   s p ec if ically   d esig n ed   to   class if y   p lan d is ea s es.  T h s tep   af ter   b u ild in g   th m o d el  is   to   tr ain   an d   test   it.  Mo d el   e v alu atio n   b ec o m es  p iv o tal.   T h is   s tag ass ess es  th ef f icac y   o f   th h y b r id   m o d el ,   d eter m in in g   its   ac cu r ac y   an d   ef f ec tiv en ess   in   class if y in g   p lan d is ea s es  b ased   o n   th p r o v id e d   test   d ata.   T h r o u g h   th is   co m p r eh e n s iv e v alu atio n ,   in s ig h ts   ar g ain ed   i n to   th m o d el s   ca p ab ilit ies.           Fig u r 3 .   Diag r a m   f o r   th s u g g ested   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 5 :   1 11 2 - 1 1 20   1116   3 . 1 .     P r o po s ed  t ra ns f er   lea rning   f ra m ewo r k   T h R esNet - 50   an d   Den s e Net - 121   m o d els  p r e - tr ai n ed   o n   th I m ag eNe d ataset  ar u s ed .     I n   th is   s cien tific   ex p er im en t ,   we  h av em p lo y e d   R esNet - 50   an d   Den s eNe t - 121   s tem m in g   f o r   th f o llo win g   r ea s o n s     T h tr ain in g   p r o ce s s   o f   th R esNet - 50   an d   Den s eNe t - 1 2 1   m o d els  is   ef f icien t,  with   R esNet - 5 0   f a m o u s   f o r   its   p r o f icien cy   in   d ee p   n etwo r k   tr ain in g   ef f ec tiv ely   th r o u g h   r esid u al  co n n ec tio n s   an d   Den s eNe t - 121   f o r   its   f ea tu r r eu s e,   t h er eb y   r ed u cin g   p ar am eter   co u n t a n d   e n h an ci n g   co m p u tatio n al  ef f icien cy .     R esNet - 50   an d   Den s eNe t - 121   ar b o th   h i g h ly   r ec o m m en d ed   d ee p   lear n in g   m o d els  f o r   v ar io u s   ap p licatio n s ,   p r o v id in g   s tr o n g   p er f o r m an ce   an d   r o b u s tn ess .     3 . 1 . 1 .   ResNet - 50   a rc hite ct ure   R esNet - 50   i n tr o d u ce d   b y   He  et  a l .   [ 2 3 ] ,   it  em er g es  as  s tr e am lin ed   ar c h itectu r with in   th r ea lm   o f   d ee p   C NNs .   C o m p r is in g   5 0   lay er s ,   it  d iv er g es  f r o m   co n v en tio n al  ap p r o ac h es  b y   r e d ef in in g   its   lear n in g   p r o ce s s : in s tead   o f   g r a p p lin g   with   u n r estra in ed   f u n ctio n s ,   it  p iv o ts   to war d s   m aster in g   r esid u al  f u n ctio n s   wh ile  s tay in g   g r o u n d ed   i n   r ef er e n ce   to   th lay er   in p u ts .   T h is   R esNet  m o d el  is   s tr u ctu r ed   ar o u n d   s er ies  o f   r esid u al   b lo ck s ,   ea ch   f u n ctio n in g   ak in   to   s tack   o f   co n v o lu tio n al  lay er s .   No tab ly ,   th o u tp u t o f   ea c h   b lo ck   in ter twin es  with   its   o wn   in p u v ia  an   id e n tity   m ap p in g   p ath way .   T h is   d esig n   n o o n ly   u p h o ld s   th t im co m p lex ity   p er   lay er   b u also   p er p etu ates  th e   d o wn s am p lin g   o f   f ea tu r m a p p in g   th r o u g h   s tr id ed   co n v o l u tio n ,   co n c u r r en tly   am p lify in g   c h an n el  d ep th   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] .     3 . 1 . 2 .   DenseNet - 1 2 1   a rc hite ct ure   Den s eNe t - 121   h as  g ain e d   r ec o g n itio n   in   th r ea lm   o f   C NNs  d u to   its   d is tin ctiv d en s co n n ec tiv ity   p atter n ,   wh ich   en c o u r ag es  e f f ec tiv f ea tu r e   r eu s a n d   p r o p ag atio n   ac r o s s   th n etwo r k .   T h e   ar ch itectu r e   co n s is ts   o f   1 2 1   la y er s   o r g an i ze d   in to   d en s b lo c k s   an d   tr a n s itio n   lay er s ,   co n cl u d in g   with   g lo b al  av er a g e   p o o lin g   lay er   f o llo wed   b y   a   So f tMa x   class if ier .   W ith in   d en s b lo c k s ,   co n v o l u tio n al  lay er s   ar e   d en s ely   in ter co n n ec ted ,   wh ile  tr an s itio n   lay er s   r eg u late  s p atial  d im e n s io n s   an d   f ea tu r m ap   q u an ti ties   b etwe en   d en s b lo ck s .   T h ese  tr an s itio n   la y er s   f r eq u e n tly   em p lo y   tech n iq u e s   s u ch   as  b atch   n o r m aliza tio n ,   1 × 1   co n v o lu tio n s ,   an d   av er a g p o o lin g   t o   ac h iev d im en s io n ality   r e d u ctio n   a n d   d o wn s am p lin g   [ 2 5 ] .     3 . 2 .     T he  pro po s ed  hy brid  m o del   T r ain in g   d ee p   n e u r al  n etwo r k   f r o m   s cr atch   r eq u ir es  s ig n if ican am o u n o f   d ata.   T h er ef o r e,   w e   u tili ze   two   p r e - tr ain ed   d ee p   le ar n in g   m o d els,  R esNet - 50   an d   Den s eNe t - 121 ,   b o th   o f   wh ich   h av b ee n   tr ain ed   o n   th I m ag eNe d ataset.   E ac h   m o d el   p r o ce s s es  th d ata  in d ep en d e n tly ,   a n d   th eir   o u t p u t s   ar m er g e d   b ef o r e   p ass in g   th r o u g h   f u lly   c o n n ec ted   lay er s   f o r   im ag e   class if icatio n   in to   3 8   ca te g o r ies.  T h e   f in al  class if icatio n   lay er   ad d r ess es  3 8   class es  o f   p lan leaf   d is ea s es,  as  d ep icte d   in   Fig u r e   4 .   Su b s eq u e n tly ,   th m o d el  is   f i ne - tu n ed   o n   th Plan tVillag d ataset.   T o   ad ju s th weig h t s   o f   th n eu r al  n etwo r k ,   we   u tili ze   th Ad am   o p tim izer .   W im p lem en ea r ly   s to p p in g   b ased   o n   th e   lo west  v alid atio n   lo s s ,   with   p atien ce   p ar am eter   o f   5 .   T r ea tin g   th task   as  m u ltip l class es   ca te g o r izatio n   is s u e,   ev er y   i n s tan ce   is   class if ied   in to   o n o f   th 3 8   class es.  T h h y p er p ar am eter s   f o r   tr ain in g   ar e:  lear n in g   r ate= 1 e - 3 ,   b atch   s ize= 3 2 ,   e p o ch s =2 0 ,   an d   p atien ce =5 .   T h ese  v alu es,  r ec o m m en d e d   b y   p r ev io u s   r esear ch ,   en s u r o p tim al  p er f o r m an ce .   T h m o d el s   ar ch itectu r is   d ev elo p e d   an d   ev alu ated   u s in g   Ker as lib r ar y   t h at  o p er ates  with   T en s o r Flo as its   b ac k en d .           Fig u r 4 .   Ar c h itectu r o f   th s u g g ested   h y b r id   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         E fficien t d ee p   lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   en h a n cin g   p la n t le a d is ea s cla s s if ica tio n   ( Mer o u a   B elmir )   1117   4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O   T h p r im ar y   aim   o f   th s u g g ested   p ap er   is   to   ass e s s   th ef f icac y   o f   th p r etr ai n ed   R esNet - 50   with   Den s eNe t - 121   h y b r id   a r ch itec tu r in   class if y in g   p lan lea f   d is ea s es  an d   to   co m p ar its   p er f o r m an ce   with   t h at  o f   s tate - of - th e - ar d ee p   lear n i n g   m o d els  in   th l iter atu r e.   T o   ass ess   th p r o p o s ed   s y s tem ,   we  u tili ze d   r an g o f   class if icatio n   p er f o r m a n ce   in d icato r s   in clu d in g   th co n f u s io n   m atr ix ,   ac cu r ac y ,   p r ec is i o n ,   r ec all,   an d   th F1 - s co r e.   T h is   s elec tio n   was  m ad d u to   t h p r e v alen ce   o f   th ese  cr iter ia  in   p a p e r s   ev alu atin g   th eir   ap p r o ac h es  o n   th Plan tVillag d ataset.   Ad o p tin g   th ese  m etr ics  f ac ilit ates  co m p ar is o n   an d   e n ab les  u s   to   ef f ec tiv ely   p o s itio n   o u r   wo r k   in   th c o n tex o f   o th er   s t ate - of - th e - a r m eth o d s .   T h m ix ed   R esNet - 50 - Den s eNe t - 121   m o d el  was  tr ai n ed   u s ed   GPU.   W ac h iev ed   9 9 . 8 7 o n   t h tr ain in g   ac cu r ac y .   T h e   ac h iev ed   o u tco m es  ar e   d ep icted   in   Fig u r e s   5   a n d   6 .   T h e   r esu lts   o f   t h s u g g ested   R esNet - 50 - Den s eNe t - 121   a p p r o ac h   in d icate   an   ac c u r ac y   o f   9 9 . 6 6 %,  p r ec is io n   o f   9 9 . 6 7 %,  r ec al o f   9 9 . 6 5 %,  an d   F1 - s co r e   o f   9 9 . 6 6 %.  Fig u r 5   illu s tr ates  th ev o lu tio n   o f   th tr ain in g / v alid atio n   lo s s   f u n ctio n   an d   also   th f lu ctu atio n s   o f   th ac c u r ac y   ac r o s s   th tr ain in g   ep o c h s .   Ob s er v in g   Fig u r 5 ( a)   w h ich   r e p r esen ts   th g r ap h   o f   tr ain   a n d   v alid atio n   ac cu r ac y it s   ev id en th at  th m o d el s   a cc u r ac y   in itially   in cr ea s es  r ap id ly ,   s tab ilizes  af ter   ce r tain   n u m b er   o f   ep o ch s ,   an d   ev en t u ally   r ea ch es  its   p ea k   p er f o r m an ce ,   ac h iev in g   9 9 . 8 7 ac cu r ac y   af ter   2 0   ep o ch s .   I n   Fig u r 5 ( b )   wh ich   r ep r esen ts   th e   g r a p h   o f   tr ain   an d   v alid atio n   lo s s ,   th e   lo s s   f u n ctio n   ex h ib its   an   in v er s tr en d ,   s tead ily   d ec r ea s in g   in itially ,   th en   s tab ilizin g ,   an d   u ltima tely   co n v er g in g   to   its   m in im u m   v alu e.   T h co n f u s io n   m atr ix   p r o d u ce d   b y   th s u g g ested   m o d el  is   s h o wn   in   Fig u r e   6 .   T h p r i m ar y   d iag o n al  c o m p o n en ts   o f   t h m at r ix ,   wh ich   s tan d   f o r   tr u e   p o s itiv es  th at  ar e   h ig h ly   v alu ed   in   all  ca teg o r ies,  in d icatin g   th at   th e   d ataset s   ex am p les   with in   ea ch   class   wer ac c u r ately   ca teg o r ized .   T h is   co n f ir m s   th p r ec is io n   o f   th e   p r o p o s ed   m o d el   in   ca teg o r izin g   e f f ec tiv ely .           ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   O b tain e d   r esu lts   u s in g   h y b r id   m o d el  o f   ( a )   tr ain   a n d   v alid atio n   ac cu r ac y   an d   ( b )   tr ain   an d   v alid atio n   lo s s   g r ap h       T h o u tco m es  f r o m   th is   r esear ch   p ap er   h ig h lig h th r o b u s tn ess   o f   th m ix ed   m o d el  in   ta ck lin g   th e   ch allen g es  o f   p lan leaf   d is ea s class if icat io n .   Ou r   m o d el  ac h iev ed   im p r ess iv f in d in g s ,   with   an   ac cu r ac y   r ate  o f   9 9 . 6 6 %.  T h ese  o u tco m es  em p h asize  th m o d el s   r o b u s tn ess   in   im ag e - b ased   p lan d i s ea s id en tific atio n   task s .   E v alu atin g   th h y b r i d   m o d el s   p er f o r m an ce   f u r th er   r ev ea ls   its   ex ce p tio n al  ca p ab ilit ies  in   p lan d is ea s e   class if icatio n .   T h m o d el  ex h ib ited   r em ar k ab le  p r ec is io n ,   r e ca ll,  an d   F1 - s co r v alu es  ac r o s s   m u ltip le  d is ea s ty p es,  in d icatin g   r em ar k a b le  a cc u r ac y   an d   r eliab ilit y .   Pre cisi o n   v alu es  c o n s is ten tly   r ef lect  t h m o d el s   s k ill  in   p r ec is ely   id en tify i n g   s u cc ess f u in s tan ce s   wh ile  m in im izin g   f alse  p o s itiv es.  Similar ly ,   r ec all  v alu es  with in   th e   s am r an g d em o n s tr ate  th m o d el s   ef f ec tiv en e s s   in   r ec o g n izin g   m o s tr u p o s itiv ca s es.  T h co n s is ten tly   h ig h   F1 - s co r es  u n d er s co r t h m o d el s   ac cu r ac y   an d   r o b u s tn ess   in   d is tin g u is h in g   b etwe en   h ea lth y   an d   d is ea s ed   p lan ts .   I n   s u m m ar y ,   th ese  r esu lts   af f ir m   th m o d el s   s u itab ilit y   f o r   th cr itical  task   o f   p lan d is ea s e   d etec tio n ,   p r esen tin g   p r o m is in g   s o lu tio n   to   im p r o v ag r icu ltu r al  p r ac tices a n d   cr o p   m a n a g em en t.    T o   g ain   c o m p r e h en s iv p er s p ec tiv e,   we  co m p a r ed   o u r   r es u lts   with   th o s f r o m   p r e v io u s   s tu d ies,  as   s h o wn   in   T a b le  1 ,   f o cu s in g   o n   cr o p   ty p e,   d ataset  u s ed ,   n u m b er   o f   class es,  m o d els  u s ed ,   an d   o b tain ed   r esu lts .   W h ile  s o m s tu d ies  f o cu s ed   o n   s in g le  cr o p   lik ap p le,   m ai ze ,   o r   r ice,   o u r   e x p er im en en c o m p ass ed   m u ltip le  cr o p s .   Ad d itio n ally ,   we  u s ed   d ataset  with   3 8   class es,  wh ich   is   lar g e r   th a n   t h o s in   s o m o th er   s tu d ies  th at   u s ed   s m aller   d atasets .   T h p lan d is ea s id en tific atio n   m eth o d   u s in g   R esNet - 50 - Den s eNe t - 121   h y b r id   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 5 :   1 11 2 - 1 1 20   1118   p r esen ted   in   th is   wo r k   is   co m p ar ed   with   s ev er al  o t h er   cl ass if icatio n   ap p r o ac h es,   in clu d in g   C NN  [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   Den s eNe t - 121   [ 7 ] ,   p r e - tr ain e d   VGGN et  with   I n ce p tio n   [ 1 3 ] ,   a n d   s eg m e n tatio n   with   C NN  m o d el - b ased   class if icatio n   [ 1 6 ] .   T ab le  1   il lu s tr ates  th ac cu r ac y   co m p a r is o n   f o r   th e   ca teg o r izatio n   o f   th Plan tVillag d ataset.   T h o b tain ed   o u tco m es  d em o n s tr ate  th at   th p r o p o s ed   h y b r id   m o d el  ac h iev es  s u p er io r   p er f o r m an ce .   I n   o u r   an al y s is ,   we  o b s er v ed   th lim ited   u s o f   h y b r id   m o d e ls   ac r o s s   m o s s tu d ies,  with   th ex ce p tio n   in   [ 1 3 ]   an d   it   ac h iev ed   lo wer   ac cu r ac y   in   th o u tco m es   co m p a r ed   to   th is   s tu d y .   I n   c o n tr ast,  o u r   r esear ch   lev er a g es   th s tr en g th s   o f   h y b r id   m o d els,  wh ich   co m b in v a r io u s   m eth o d o lo g ies to   e n h an ce   p er f o r m an ce .   As  r esu lt,  we  ac h iev h ig h er   lev el  o f   ac cu r ac y   an d   r o b u s tn ess   in   o u r   f in d in g s ,   s h o w ca s in g   th ad v an tag es  o f   in co r p o r atin g   h y b r id   ap p r o ac h es  in   d ata   an aly s is   an d   p r ed ictiv m o d elin g .   Ou r   r esu lts   u n d er s co r e   th p o ten tial  o f   h y b r id   m o d els  to   o u tp e r f o r m   tr a d itio n al  m eth o d s ,   h ig h lig h tin g   th im p o r ta n ce   o f   in n o v atio n   an d   in teg r atio n   in   a d v an cin g   th f ield .           Fig u r 6 .   C o n f u s io n   m atr i x       T ab le  1 .   C o m p a r ativ an aly s e s   o f   s im ilar   wo r k s   an d   t h p r o p o s ed   h y b r id   a r ch itectu r e   R e f e r e n c e s   C r o p   f o c u s   D a t a s e t   N u mb e r   o f   c l a sse s   M o d e l   R e s u l t s   [ 5 ]   S e v e r a l   N e w   p l a n t   d i sea ses   38   C N N   A c c u r a c y :   9 7 %   [ 6 ]   S e v e r a l   P l a n t V i l l a g e   38   C N N   A c c u r a c y :   9 4 . 3 3 %   [ 7 ]   A p p l e   AI - c h a l l e n g e r   p l a n t   d i s e a se   r e c o g n i t i o n   6   D e n seN e t - 1 2 1   A c c u r a c y :   9 3 . 7 1 %   [ 1 3 ]   R i c e   a n d   m a i z e   P l a n t V i l l a g e   4   V G G N e t   w i t h   i n c e p t i o n   A c c u r a c y :   9 2 %   [ 1 6 ]   G r a p e   P l a n t V i l l a g e   4   S e g C N N   A c c u r a c y :   9 3 . 7 5 %   P r o p o se d   w o r k   S e v e r a l   N e w   p l a n t   d i sea ses   38   R e sN e t - 50   w i t h     D e n seN e t - 1 2 1   A c c u r a c y   9 9 . 6 6 %       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   in v esti g ates  th ap p licatio n   o f   tr an s f er   lear n i n g   to   im p r o v leaf   d is ea s d etec tio n .     I ex am in es  h o lev er ag in g   p r e - tr ain ed   m o d els  ca n   en h an c th ac cu r ac y   an d   ef f icien c y   o f   d is ea s d etec tio n   in   p lan t   leav es.  W p r o p o s ed   d ee p   lear n in g   a r ch itectu r e   ca lled   R esNet - 50   an d   Den s eNe t - 121   f o r   id e n tify in g   p lan d is ea s im ag es.  Ou r   ex p er im en u til ized   th e   n ew  p lan t   d is ea s es  d ataset  f o r   class if y in g   3 8   ty p es  o f   p la n t   leaf   d is ea s es.  Ou r   h y b r id   m o d el  ac h iev ed   an   ac cu r ac y   r ate,   s u r p ass in g   r esu lts   r ep o r ted   in   o th er   s tu d ies.    Ou r   ex p er im en was  u n iq u i n   th at  we  co n s id er ed   m u ltip le  cr o p s   an d   u s ed   m o d if ied   d ataset  wi th   m o r class es.  Ov er all,   o u r   ex p e r im en o f f er s   an   ef f icien ap p r o a ch   f o r   m u lti - cr o p   d is ea s d etec tio n .   T h h y b r i d     p r e - tr ain ed   m o d el  d em o n s tr ated   an   im p r ess iv ac cu r ac y   r ate  o f   9 9 . 6 6 %,  p r ec is io n   o f   9 9 . 6 7 %,  r ec all  o f   9 9 . 6 5 %,  a n d   F 1 - s co r e   o f   9 9 . 6 6 d em o n s tr atin g   th ef f ica cy   o f   o u r   m eth o d   in   e n h an ci n g   th ac cu r ac y   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         E fficien t d ee p   lea r n in g   a p p r o a ch   fo r   en h a n cin g   p la n t le a d is ea s cla s s if ica tio n   ( Mer o u a   B elmir )   1119   p lan d is ea s e   class if icatio n   en d ea v o r s .   T h r esear ch   c o m m u n ity   will  b en ef it  g r ea tly   f r o m   th ese  f in d in g s   as  th ey   en h an ce   th ac c u r ac y   an d   d ep en d ab ilit y   o f   leaf   d is ea s d etec tio n .   Ad d itio n ally ,   th e y   d em o n s tr ate  th e   p r o m is o f   AI - d r iv e n ,   s ca lab le  s o lu tio n s ,   o p en in g   th d o o r   f o r   m o r s tu d y   in to   t h d ev el o p m en o f   ef f ec tiv e   m o n ito r in g   s y s tem s   th at  m ay   b u s ed   in   lar g e - s ca le  f ar m in g   o p er atio n s .   Ou r   u p co m in g   p r o jects  in clu d e   en g ag in g   with   p lan tatio n s   to   in cr ea s th d iv er s ity   o f   d atasets   b y   u tili zin g   d r o n es  o r   R GB   ca m er to     c o llect  d ata.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   F .   Z h u   e t   a l . J o i n   t h e   g r e e n   t e a m:   I n d u c e r o f   p l a n t   i mm u n i t y   i n   t h e   p l a n t   d i se a se   su s t a i n a b l e   c o n t r o l   t o o l b o x ,     J o u rn a l   o f   Ad v a n c e d   R e se a rc h ,   v o l .   5 7 ,   p p .   1 5 4 2 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j a r e . 2 0 2 3 . 0 4 . 0 1 6 .   [ 2 ]   I .   B o u a c i d a ,   B .   F a r o u ,   L.   D j a k h d j a k h a ,   H .   S e r i d i ,   a n d   M .   K u r u l a y ,   I n n o v a t i v e   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h   f o r   c r o ss - c r o p   p l a n t   d i s e a se  d e t e c t i o n :   a   g e n e r a l i z e d   me t h o d   f o r   i d e n t i f y i n g   u n h e a l t h y   l e a v e s ,   I n f o rm a t i o n   Pro c e ss i n g   i n   A g r i c u l t u r e ,   M a r .   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i n p a . 2 0 2 4 . 0 3 . 0 0 2 .   [ 3 ]   A .   R a mc h a r a n ,   K .   B a r a n o w s k i ,   P .   M c C l o s k e y ,   B .   A h m e d ,   J.   Le g g ,   a n d   D .   P .   H u g h e s ,   D e e p   l e a r n i n g   f o r   i ma g e - b a se d   c a ss a v a   d i s e a se   d e t e c t i o n,   Fr o n t i e rs i n   Pl a n t   S c i e n c e ,   v o l .   8 ,   p .   1 8 5 2 ,   O c t .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s. 2 0 1 7 . 0 1 8 5 2 .   [ 4 ]   E.   M o u p o j o u   e t   a l . F i e l d P l a n t :   a   d a t a set   o f   f i e l d   p l a n t   i m a g e f o r   p l a n t   d i sea se   d e t e c t i o n   a n d   c l a ss i f i c a t i o n   w i t h   d e e p   l e a r n i n g,   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   3 5 3 9 8 3 5 4 1 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 2 6 3 0 4 2 .   [ 5 ]   S .   B .   I man u l l o h ,   A .   R .   M u sl i k h ,   a n d   D .   R .   I .   M .   S e t i a d i ,   P l a n t   d i se a ses   c l a ss i f i c a t i o n   b a se d   l e a v e i m a g e   u si n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   J o u rn a l   o f   C o m p u t i n g   T h e o r i e s   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 0 ,   A u g .   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 3 3 6 3 3 / j c t a . v 1 i 1 . 8 8 7 7 .   [ 6 ]   M .   B e l m i r ,   W .   D i f a l l a h ,   a n d   A .   G h a z l i ,   P l a n t   l e a f   d i sea s e   p r e d i c t i o n   a n d   c l a ss i f i c a t i o n   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g ,   i n   2 0 2 3   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   D e c i s i o n   A i d   S c i e n c e a n d   Ap p l i c a t i o n s   ( D AS A) ,   S e p .   2 0 2 3 ,   p p .   5 3 6 5 4 0 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / D A S A 5 9 6 2 4 . 2 0 2 3 . 1 0 2 8 6 6 7 2 .   [ 7 ]   Y .   Zh o n g   a n d   M .   Z h a o ,   R e sea r c h   o n   d e e p   l e a r n i n g   i n   a p p l e   l e a f   d i se a se  r e c o g n i t i o n ,   C o m p u t e rs a n d   El e c t r o n i c i n   A g r i c u l t u r e v o l .   1 6 8 ,   p .   1 0 5 1 4 6 ,   J a n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 9 . 1 0 5 1 4 6 .   [ 8 ]   Z.   u r   R e h m a n   e t   a l . R e c o g n i z i n g   a p p l e   l e a f   d i s e a ses   u si n g   a   n o v e l   p a r a l l e l   r e a l t i me   p r o c e ssi n g   f r a mew o r k   b a s e d   o n   M A S K   R C N N   a n d   t r a n sf e r   l e a r n i n g :   a n   a p p l i c a t i o n   f o r   smar t   a g r i c u l t u r e ,   I ET  I m a g e   Pr o c e ssi n g ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 1 5 7 2 1 6 8 ,   A u g .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i p r 2 . 1 2 1 8 3 .   [ 9 ]   K .   S a n g e e t h a ,   P .   R i ma,   P .   K u mar,   a n d   S .   P r e e t h e e s Ap p l e   l e a f   d i s e a s e   d e t e c t i o n   u si n g   d e e p   l e a r n i n g ,   i n   2 0 2 2   6 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t i n g   M e t h o d o l o g i e s   a n d   C o m m u n i c a t i o n   ( I C C MC ) ,   M a r .   2 0 2 2 ,   p p .   1 0 6 3 1 0 6 7 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C M C 5 3 4 7 0 . 2 0 2 2 . 9 7 5 3 9 8 5 .   [ 1 0 ]   T.   A .   S a l i h ,   A .   J.  A l i ,   a n d   M .   N .   A h me d ,   D e e p   l e a r n i n g   c o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k   t o   d e t e c t   a n d   c l a ssi f y   t o m a t o   p l a n t   l e a f   d i s e a se s,   O ALi b ,   v o l .   0 7 ,   n o .   0 5 ,   p p .   1 1 2 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 4 2 3 6 / o a l i b . 1 1 0 6 2 9 6 .   [ 1 1 ]   D .   R .   H a mm o u   a n d   M .   B o u b a k e r ,   To m a t o   p l a n t   d i se a se  d e t e c t i o n   a n d   c l a ssi f i c a t i o n   u s i n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e t e c h n o l o g i e s ,   N e t w o r k i n g ,   I n t e l l i g e n t   S y s t e m a n d   S e c u ri t y :   Pr o c e e d i n g o f   N I S S   2 0 2 1 .   p p .   3 3 4 4 ,   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 16 - 3 6 3 7 - 0 _ 3 .   [ 1 2 ]   G .   S a k k a r v a r t h i ,   G .   W .   S a t h i a n e sa n ,   V .   S .   M u r u g a n ,   A .   J .   R e d d y ,   P .   Ja y a g o p a l ,   a n d   M .   E l si s i ,   D e t e c t i o n   a n d   c l a ss i f i c a t i o n   o f   t o m a t o   c r o p   d i sea s e   u s i n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   2 1 ,   p .   3 6 1 8 ,   N o v .   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s1 1 2 1 3 6 1 8 .   [ 1 3 ]   J.  C h e n ,   J .   C h e n ,   D .   Z h a n g ,   Y .   S u n ,   a n d   Y .   A .   N a n e h k a r a n ,   U s i n g   d e e p   t r a n sf e r   l e a r n i n g   f o r   i ma g e - b a sed   p l a n t   d i s e a s e   i d e n t i f i c a t i o n ,   C o m p u t e rs  a n d   El e c t r o n i c s   i n   A g r i c u l t u r e ,   v o l .   1 7 3 ,   p .   1 0 5 3 9 3 ,   J u n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 2 0 . 1 0 5 3 9 3 .   [ 1 4 ]   F .   K h a n ,   N .   Z a f a r ,   M .   N .   Ta h i r ,   M .   A q i b ,   H .   W a h e e d ,   a n d   Z.   H a r o o n ,   A   mo b i l e - b a s e d   sy s t e m   f o r   m a i z e   p l a n t   l e a f   d i sea s e   d e t e c t i o n   a n d   c l a ssi f i c a t i o n   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g ,   F ro n t i e rs   i n   P l a n t   S c i e n c e ,   v o l .   1 4 ,   p .   1 0 7 9 3 6 6 ,   M a y   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s . 2 0 2 3 . 1 0 7 9 3 6 6 .   [ 1 5 ]   S .   G u p t a ,   J.  V i sh n o i ,   a n d   A .   S .   R a o ,   D i se a se  d e t e c t i o n   i n   mai z e   p l a n t   u si n g   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   i n   2 0 2 2   7 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n   a n d   E l e c t r o n i c S y s t e m ( I C C E S ) ,   J u n .   2 0 2 2 ,   p p .   1 3 3 0 1 3 3 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C ES5 4 1 8 3 . 2 0 2 2 . 9 8 3 5 7 3 7 .   [ 1 6 ]   J.  C h e n ,   J.  C h e n ,   D .   Z h a n g ,   Y .   A .   N a n e h k a r a n ,   a n d   Y .   S u n ,   A   c o g n i t i v e   v i si o n   me t h o d   f o r   t h e   d e t e c t i o n   o f   p l a n t   d i s e a se  i m a g e s,   Ma c h i n e   V i si o n   a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 2 ,   n o .   1 ,   p .   3 1 ,   J a n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s0 0 1 3 8 - 020 - 0 1 1 5 0 - w.   [ 1 7 ]   V .   K .   S i n g h   a n d   M .   H .   K o l e k a r ,   D e e p   l e a r n i n g   e m p o w e r e d   C O V I D - 1 9   d i a g n o si u s i n g   c h e s t   C sca n   i ma g e f o r   c o l l a b o r a t i v e   e d g e - c l o u d   c o m p u t i n g   p l a t f o r m,   Mu l t i m e d i a   T o o l a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   8 1 ,   n o .   1 ,   p p .   3 3 0 ,   Ja n .   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 0 4 2 - 021 - 1 1 1 5 8 - 7.   [ 1 8 ]   L.   Li ,   A p p l i c a t i o n   o f   d e e p   l e a r n i n g   i n   i ma g e   r e c o g n i t i o n ,   J o u r n a l   o f   P h y si c s:   C o n f e re n c e   S e ri e s ,   v o l .   1 6 9 3 ,   n o .   1 ,   p .   0 1 2 1 2 8 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 4 2 - 6 5 9 6 / 1 6 9 3 / 1 / 0 1 2 1 2 8 .   [ 1 9 ]   A .   S o l a n k i   a n d   S .   P a n d e y ,   M u si c   i n st r u me n t   r e c o g n i t i o n   u s i n g   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 5 9 1 6 6 8 ,   M a y   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 1 8 7 0 - 0 1 9 - 0 0 2 8 5 - y.   [ 2 0 ]   D .   K .   S h a r ma,   M .   C h a t t e r j e e ,   G .   K a u r ,   a n d   S .   V a v i l a l a ,   D e e p   l e a r n i n g   a p p l i c a t i o n f o r   d i sea se   d i a g n o s i s,   i n   D e e p   L e a r n i n g   f o r   Me d i c a l   A p p l i c a t i o n w i t h   U n i q u e   D a t a ,   E l se v i e r ,   2 0 2 2 ,   p p .   3 1 5 1 .   [ 2 1 ]   A .   K u l k a r n i ,   D .   C h o n g ,   a n d   F .   A .   B a t a r se h ,   F o u n d a t i o n s   o f   d a t a   i m b a l a n c e   a n d   s o l u t i o n s   f o r   a   d a t a   d e m o c r a c y ,   i n   D a t a   D e m o c r a c y ,   El s e v i e r ,   2 0 2 0 ,   p p .   8 3 1 0 6 .   [ 2 2 ]   O .   J.  A w u j o o l a ,   F .   N .   O g w u e l e k a ,   P .   O .   O d i o n ,   A .   E.   A w u j o o l a ,   a n d   O .   R .   A d e l e g a n ,   G e n o m i c   d a t a   sc i e n c e   s y s t e ms  o f   P r e d i c t i o n   a n d   p r e v e n t i o n   o f   p n e u m o n i a   f r o m   c h e s t   X - r a y   i m a g e u si n g   a   t w o - c h a n n e l   d u a l - st r e a m c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   i n   D a t a   S c i e n c e   f o r   G e n o m i c s ,   E l se v i e r ,   2 0 2 3 ,   p p .   2 1 7 2 2 8 .   [ 2 3 ]   R .   N a n d i   a n d   M .   M u l i ma n i ,   D e t e c t i o n   o f   C O V I D - 1 9   f r o m   X - r a y s   u si n g   h y b r i d   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l s ,   Re s e a r c h   o n   B i o m e d i c a l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   3 7 ,   n o .   4 ,   p p .   6 8 7 6 9 5 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 2 6 0 0 - 0 2 1 - 0 0 1 8 1 - 0.   [ 2 4 ]   K .   H e ,   X .   Z h a n g ,   S .   R e n ,   a n d   J .   S u n ,   D e e p   r e si d u a l   l e a r n i n g   f o r   i ma g e   r e c o g n i t i o n,   i n   2 0 1 6   I EEE   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   Vi si o n   a n d   Pa t t e rn   Re c o g n i t i o n   ( C V P R) ,   Ju n .   2 0 1 6 ,   p p .   7 7 0 7 7 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R . 2 0 1 6 . 9 0 .   [ 2 5 ]   F .   T u j ,   J.  F a r i a ,   M .   B i n   M o i n ,   P .   D e b n a t h ,   A .   I .   F a h i m,   a n d   F .   M .   S h a h ,   Ex p l a i n a b l e   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k f o r   r e t i n a l   f u n d u c l a ss i f i c a t i o n   a n d   c u t t i n g - e d g e   s e g me n t a t i o n   m o d e l f o r   r e t i n a l   b l o o d   v e sse l f r o f u n d u s   i m a g e s ,   a rXi v   p re p r i n t   a rXi v : 2 4 0 5 . 0 7 3 3 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 4 8 5 5 0 / a r X i v . 2 4 0 5 . 0 7 3 3 8 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 5 :   1 11 2 - 1 1 20   1120   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Mer o u a   Be l m ir          is  a   P h . D .   stu d e n i n   a rti ficia in telli g e n c e   a n d   it a p p li c a ti o n a Tah ri  M o h a m m e d   U n iv e rsit y   ( UTM B),   Al g e ria.  S h e   re c e iv e d   h e b a c h e l o r a n d   m a ste r d e g re e in   c o m p u ter  sc ien c e   in   2 0 2 0   a n d   in   a rti ficia in telli g e n c e   a n d   d e c isio n   m a k in g   in   2 0 2 2   re sp e c ti v e ly ,   fr o m   Tah ri  M o h a m m e d   Un iv e rsity   o f   Be c h a r,   A lg e ria.  He c u rre n a re a   o f   in tere st  is   sm a rt  fa rm in g   a p p li c a ti o n   u si n g   a rti ficia l   in tell ig e n c e   tec h n i q u e e sp e c ially   m a c h in e   lea rn i n g   a n d   d e e p   lea rn in g ,   ima g e   p ro c e ss in g ,   a n d   ima g e   a n a ly s is.  S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il b e lmir.me ro u a @u n i v - b e c h a r. d z .       Dr .   Wa fa   Difa l la h           is  a   lec tu re in   c o m p u ter  sc ien c e   a Tah ri  M o h a m e d   Un iv e rsity   o Be c h a r,   Alg e ria.   S h e   re c e iv e d   h e b a c h e lo r s   a n d   m a ste r d e g re e in   M a th e m a ti c a n d   C o m p u ter   S c ien c e   in   2 0 0 9   a n d   i n   C o m p u ter   S y ste m   a n d   Ne two rk s   in   2 0 1 1   re sp e c ti v e ly ,   fro m   Tah ri   M o h a m m e d   Un i v e rsity   o f   Be c h a r,   Alg e ri a .   S h e   re c e iv e d   h e r   P h . D .   in   in telli g e n c o m p u ter  sy ste m   fro m   Tah ri  M o h a m e d   Un iv e rsit y   o B e c h a Alg e ria  in   2 0 1 8 .   He r   c u rre n re se a rc h   in tere sts  a re   wa ter  o p ti m iza ti o n ,   sm a rt  fa rm in g   a n d   se c u rit y .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il d i fa ll a h . wa fa @u n i v - b e c h a r. d z .       Dr .   Abd e lk a d e r   G h a z li           is  a   lec tu re a Tah ri  M o h a m m e d   Un iv e rsit y   in     Be c h a r,   Alg e ria.  He   o b tai n e d   a n   e n g in e e rin g   d ip l o m a   in   c o m p u ter   sc ien c e   fro m   Un iv e rsity   o f   S c ien c e   a n d   Tec h n o l o g y   i n   Ora n   (UST O),  Alg e ria  i n   2 0 0 5 .   He   o b t a in e d   a   tea c h in g   d ip l o m a   i n   c o m p u ter  sc ien c e   fro m   U n iv e rs it y   o f   S c ien c e   a n d   Tec h n o l o g y   i n   Ora n   (UST O),   Alg e ria  i n   2 0 0 9 .   His  re se a rc h   in tere sts  a re   a rti ficia in telli g e n c e ,   m o b il e   n e t wo rk s,  c y b e se c u rit y ,   b ra i n   c o m p u ter  in terfa c e ,   a n d   e m b e d d e d   sy ste m s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il g h a z e k @g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.