I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   2 ,  A p r il   20 25 ,   p p .   2 0 8 1 ~ 2 0 8 8   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 2 0 8 1 - 2 0 8 8           2081       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Enha ncing  plant  disea se detec tion  using  ma chine lea rning   a ppro a ches for i mpro v ed ag ricult ura l productiv ity       G a ng a   P is k a ,   Swa ra li J a na s k a r,   O j a s   Cha nd g a dk a r,   P a r a s   B ha wsa r,   P ink i P ra k a s h  Vis hwa k a rm a   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t e r   E n g i n e e r i n g ,   S h a h   a n d   A n c h o r   K u t c h h i   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   M u m b a i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   1 3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  1 ,   2 0 2 4       In d ia' s a g ricu lt u ra l  se c to r  fa c e s p e rsiste n t  c h a ll e n g e s d u e   to   th e   p re v a len c e   o f  p lan t  d ise a se s,  wh ich   se v e re ly   imp a c t  c ro p   q u a li ty   a n d   p r o d u c ti v it y ,   e x a c e rb a ti n g   t h e   o n g o in g   fo o d   su p p ly   c risis.  Tra d it i o n a l  m e th o d s  o f   d iag n o sin g   p lan t   d ise a se s  a re   o ften   ti m e - c o n s u m in g ,   la b o r - i n te n siv e ,   a n d   p ro n e   to   in a c c u ra c ies ,   m a k in g   it   d iffi c u lt   f o r  fa rm e rs  to   imp lem e n t  ti m e ly   in terv e n t io n s.  To   a d d re ss   th e se   issu e s,  a   fo rwa rd - lo o k in g   stra teg y   u ti l izin g   a rti ficia l  in telli g e n c e   (AI)  a n d   m a c h in e   lea rn in g   (M L)   h a s  b e e n   p ro p o se d ,   a imin g   t o   re v o l u ti o n ize   d ise a se   d e tec ti o n   a n d   m a n a g e m e n t  i n   a g ricu lt u re .   Th is  in v o l v e s  th e   d e v e l o p m e n t  o f  a   c o m p re h e n siv e   n o v e l  d a tas e t  n a m e d   Lea f s n a p ,   wh ic h   is  u n iq u e ly   s o u rc e d   d irec tl y   fr o m   re a l - wo rl d   a g ricu lt u ra l  e n v iro n m e n ts.   Th is   d a tas e t  e n su re s  th e   a u th e n t icity   a n d   re lev a n c e   o f  t h e   d a ta,  re flec ti n g   t h e   a c tu a l  c o n d it i o n s  fa c e d   b y   fa rm e rs.  Lea fsn a p   s e rv e s  a s  a   fo u n d a ti o n   fo r   trai n in g   a d v a n c e d   a l g o rit h m ic  m o d e ls  d e sig n e d   t o   i d e n ti f y   p a tt e rn s  a n d   s y m p t o m s  in d ica ti v e   o f  v a rio u s  lea f  d ise a se s.  Th e   p ro p o se d   sy ste m   lev e ra g e s  a   c o m b in a ti o n   o f  c u t ti n g - e d g e   AI  a n d   M L  tec h n iq u e s,   in c lu d in g   c o n v o lu ti o n a l  n e u ra l   n e two rk s   (CNN ),   ra n d o m   f o re st   (RF ),   su p p o rt  v e c to r  m a c h in e s   (S VM),   a n d   e x trem e   g ra d ien t  b o o sti n g   (X GB o o st)  a n d   l o g isti c   re g re ss io n   ( LR).   B y   in te g ra ti n g   t h e se   a d v a n c e d   c o m p u tati o n a l   tec h n iq u e s  in to   a g r icu lt u ra l  p ra c ti c e s,  th e   sy ste m   a ims   to   p ro v id e   fa rm e rs   with   a n   e fficie n t,   re li a b le,  a n d   sc a lab le  so lu ti o n   fo r   d ise a se   m a n a g e m e n t.   Th e   u l ti m a te  g o a l   is  t o   f o ste r  a g r icu lt u ra l   su sta in a b il it y   b y   m i n imi z in g   c r o p  lo ss e s  d u e   to   d ise a se ,   th e re b y   b o lsterin g   f o o d   se c u rit y   a n d   su p p o rti n g   th e   li v e li h o o d s o f   fa rm e rs ac ro ss   In d i a .   K ey w o r d s :   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k     E x tr em e  g r a d ien t b o o s t   L ea f s n ap   L o g is tic  r eg r ess io n   R an d o m   f o r est   Su p p o r t  v ec to r   m ac h in e   T h is i s  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 :   Gan g a  Pis k a   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,   Sh a h   a n d   An ch o r   Ku t ch h i E n g i n ee r in g   C o lleg e   C h em b u r ,   Mu m b ai,   Ma h a r ash tr a   4 0 0 0 8 8 ,   I n d ia   E m ail:  g an g a. p is k a 1 5 9 9 3 @ s ak ec . ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N   I n d ia,   with   o v er   7 0 %  o f   its   wo r k f o r ce   en g a g ed   in   a g r icu l tu r e,   f ac es  s ig n if ican t  ch allen g es  d u e  to   p lan t   d is ea s es  th at  th r ea ten   b o th   cr o p   q u ality   an d   y ield ,   u lti m ately   im p ac tin g   th e   s o cio - ec o n o m ic   s tab ilit y   o f   f ar m in g   co m m u n ities .   R ec en t  s tu d ies  in d icate   th at  u n ch ec k e d   p lan t   d is ea s es  ca n   lead   to   s u b s tan tial  f in an cial  lo s s es  f o r   f ar m er s ,   ex ac er b ati n g   th e  f o o d   s u p p l y   cr is is .   Fo r   ex am p le,   it  is   esti m ated   th at  p lan t  d is ea s es  ca u s e   g lo b al  cr o p   lo s s es o f   2 0 % - 4 0 % a n n u ally ,   am o u n tin g   to   o v e r   $ 2 2 0   b illi o n   i n   ec o n o m ic  lo s s es e ac h   y ea r   [ 1 ] .   Acc o r d in g   to   a  r ec en t  s tu d y ,   l ea f   d is ea s es  h av e  a  s ig n if ican t  n eg ativ e  ef f ec t  o n   cr o p   o u tp u t  an d   p lan t  d ev elo p m e n t,  wh ic h   r esu lts   in   s ig n if ican t  f i n an cial  lo s s es  f o r   f ar m e r s   ac r o s s   th e   co u n tr y .   T r ad itio n al  m et h o d s   o f   p lan t   d is ea s e  id en tific atio n   p r e d o m in a n tly   d e p en d   o n   t h e  o b s er v atio n s   o f   ex p er ien c ed   f ar m e r s   o r   lo ca l  ex p er ts .   Sad ly ,   th er e  ar e  a  f e w  in h er en t  p r o b lem s   with   th is   ap p r o ac h ,   s u c h   as  its   lab o r   an d   tim e - in ten s iv e   n atu r e,   lack   o f   p r e d ictiv en e s s ,   an d   im p r ac ticab ilit y   in   a  lar g e - s ca le  s ettin g   [ 2 ] – [ 5 ] .   T o   co m b at  th ese  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 ,  Ap r il   20 25 :   2 0 8 1 - 2 0 8 8   2082   ch allen g es,  in teg r atin g   m o d er n   tech n o lo g ies  s u ch   as  im ag e  p r o ce s s in g ,   m ac h in e  lear n in g   ( ML ) ,   an d   ar tific ial   in tellig en ce   ( AI )   in to   d is ea s e  m an ag em en t  p r ac tices  is   im p er ativ e.   T h is   in teg r atio n   ca n   au to m ate  d is ea s e  id en tific atio n   p r o ce s s es,  th er eb y   im p r o v in g   ef f icien c y   an d   a cc u r ac y   [ 6 ] – [ 1 0 ] .   T h e  r ap id   ad v a n ce m en t  o f   i m ag e  p r o ce s s in g   tech n o l o g y ,   in   p ar ticu lar ,   h as  s h o wn   p r o m is e  in   th e  r ea lm   o f   s ick n ess   id en tific atio n .   I n ter esti n g ly ,   th e  m ajo r ity   o f   p lan t illn ess es a r e  m o s tly   f o u n d   o n   p lan t le av es,   an d   u s in g   e f f icien t  im a g e  p r o ce s s in g   tech n i q u es  o r   m ac h in e  lear n in g   m o d els  m ay   m ak e  it  f ea s ib le  to   au to m ate  d is ea s e  id en tific atio n   p r o ce s s es  [ 1 1 ] – [ 1 7 ] .   Ou r   r esear ch   f o cu s es  o n   d ev elo p in g   a  u n iq u e  d ataset,   m eticu lo u s ly   cu r ated   f r o m   r ea l - wo r ld   ag r icu ltu r al  s ettin g s ,   wh ich   en h an ce s   th e  au th e n ticity   an d   ap p licab ilit y   o f   o u r   f in d in g s   co m p ar ed   t o   tr ad itio n al  d atasets   d er iv ed   f r o m   co n tr o lled   e n v ir o n m en ts .   I n   co n tr ast  to   tr ad itio n al  d atasets   th at  co m e   f r o m   c o n tr o lled   en v i r o n m e n ts ,   th is   o n e  is   d e v elo p e d   b y   d ir ec t  in ter ac tio n   with   f ar m er s   wh o   h av e   p r icele s s   ag r icu ltu r al  e x p er tis e.   W e  en s u r ed   th e  a u th en ticity   a n d   r ele v an ce   o f   o u r   d ataset  b y   wo r k i n g   clo s ely   with   f ar m er s ,   im m er s in g   o u r s elv es  in   th e  f ield s ,   an d   d i r ec t  o b s er v atio n   o f   illn ess   s y m p to m s .   T h is   s tr en g th en ed   t h e  ef f ec tiv en ess   an d   r elev an ce   o f   o u r   s tu d y   f in d in g s .   O u r   c o l l e c t i o n   c o n t a i n s   a   w i d e   r a n g e   o f   a g r i c u l t u r a l   s p e c i m e n s ,   i n c l u d i n g   l e a v e s   f r o m   s e v e r a l   c r o p s ,   i n c l u d i n g   t o m a t o ,   s o y b e a n ,   m a n g o ,   j a v a   p l u m ,   b a y   l e a f ,   a n d   l a d y   f i n g e r s .   E q u i p p e d   w it h   t h i s   a b u n d a n t   a n d   v a r i e d   d a t a s et ,   w e   l e v e r a g e   t h e   c a p a b i l it i es   o f   s o p h i s t i c at e d   a l g o r i t h m i c   a p p r o a c h es ,   s u c h   a s   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e s   ( S V M ) ,   r a n d o m   f o r e s t   ( R F ) ,   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   ( C N N ) ,   e x t r e m e  g r a d i e n t   b o o s t i n g   (X G B o o s t )   a n d   l o g i s ti c   r e g r e s s i o n   ( L R ) .   E v e r y   m e t h o d   h a s   i t s   o w n   a d v a n t a g e s .   F o r   e x a m p l e ,   RF   is   g o o d   w i t h   h i g h - d i m e n s i o n a l   d a t a ,   C N N   is   g o o d   a t   e x t r a c t i n g   s p a t ia l   f ea t u r e s ,   SV M   is   g o o d   a t   b i n a r y   c l a s s i f i c at i o n ,   a n d   X G B o o s t   h as   b e tt e r   p r e d i c ti o n   a c c u r a c y .   T h e   p r i m a r y   o b j e ct iv e   o f   t h i s   r es e a r c h   i s   t o   i d e n t i f y   t h e   m o s t   e f f ec t i v e  m a c h i n e   l e a r n i n g   a p p r o a c h e s   f o r   a c c u r a t e   d i s e a s e   d et e c ti o n   ac r o s s   d i v e r s e   a g r i c u lt u r a l   c o n t ex t s   i n   I n d i a .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .     Rela t ed  w o rk   M a c h i n e   l ea r n i n g   t e c h n i q u es   ar e   w i d e l y   u s e d   t o   i d e n t i f y   p at te r n s   i n   c o m p l e x   d a t as e ts ,   p a r t ic u l a r l y   f o r   p l a n t   d i s e a s e   d e t e ct i o n .   I n i ti a l  s t e p s   t y p ic a l l y   i n v o l v e   c r e at in g   a   d a t a b a s e   u s i n g   p u b l i c l y   a v a i l a b l e  d a t as e ts   o r   i m a g i n g   e q u i p m e n t .   P r e p r o c ess i n g   t e c h n i q u es   s u c h   as   i m a g e   s c a li n g ,   n o i s e   r e d u c ti o n ,   c o n t r a s t   e n h a n c e m e n t ,   a n d   c o l o r   s p a c e   c o n v e r s i o n   a r e   c r u c i a l   f o r   m a x i m i zi n g   i m a g e   q u a l i t y   a n d   s h o r t e n i n g   p r o c e s s in g   t i m e s .   R ec en t  ad v an ce m en ts   in   m ac h in e  lear n in g   h a v e  s h o wn   p r o m is in g   r esu lts   in   d etec tin g   p lan t  d is ea s es.   Fo r   in s tan ce ,   Priy a r ad h ik a d e v i  et  a l.   [ 1 1 ]   s u cc ess f u lly   u tili ze d   im ag e  p r o ce s s in g   tec h n iq u es  to   en h a n ce   d is ea s e  d etec tio n   ca p ab ilit ies,  s ig n if ican tly   r ed u cin g   ag r icu ltu r al  lo s s es  th r o u g h   ef f ec tiv e   f ea tu r e  ex tr ac tio n   an d   s eg m en tatio n .   Aza d b ak h t   et  a l.   [ 1 2 ]   u s ed   m ac h in e  le ar n in g   to   class if y   wh ea t  d is ea s es  u s in g   v ar io u s   alg o r ith m s ,   in clu d in g   SVM , k - Neig h b o r s   class if ier ,   d ec is io n   f o r ests ,   lin ea r   d is cr im in an t a n aly s is ,   n aiv e  B ay es   class if ier ,   C NN ,   an d   r ec u r r e n t  n eu r al   n etwo r k s .   W ah al  e t  a l .  [ 1 3 ]   e x ten d e d   th e   u s e  o f   ML   b y   n o t  o n ly   d etec tin g   leaf   d is ea s es  b u t  a ls o   p r ed ictin g   cr o p   o u tco m e s ,   illu s tr atin g   th e  b r o a d er   ap p licatio n s   o f   th ese   tech n o lo g ies  in   ag r icu ltu r al  m an ag em en t.  J h a  et  a l.   [ 1 4 ]   co n d u cted   a  co m p r e h en s iv e  co m p ar ativ e  an aly s is   o f   v ar io u s   ML   alg o r ith m s   f o r   p lan t  d is ea s e  d etec tio n ,   h ig h li g h tin g   th e   v er s atility   an d   e f f ec tiv en ess   o f   th ese  m o d els  ac r o s s   d if f er en t  cr o p s .   T h eir   f in d i n g s   u n d er s co r e  t h e  p o ten tial  o f   ML   to   r ev o l u tio n ize  ag r icu ltu r al  p r ac tices b y   en a b lin g   ac cu r ate   d is ea s e  id en tific atio n   ac r o s s   a  wid e  r an g e  o f   cr o p s .   C NN  is   o n e  o f   th e  m ac h in e   lear n in g   m o d els  t h at  is   wid ely   u s ed   in   p lan t  d is ea s e  d etec tio n   d u e   to   its   p o wer f u l   ab ilit y   to   au to m atica lly   ex tr ac t  a n d   lear n   f ea tu r e s   f r o m   im ag es.   Sil v a  et   a l.   [ 1 5 ]   u s ed   C NNs  in   ag r icu ltu r al  a p p licatio n s ,   p ar t icu lar ly   f o r   esti m atin g   leaf   d am ag e  in   s o y b ea n   leav es  an d   also   ex p lo r ed   th e   ef f ec tiv en ess   o f   s y n th etic  im a g es  to   tr ain   C NN  m o d els,  o f f er in g   a  n o v el  a p p r o ac h   f o r   h a n d lin g   v ar iatio n s   in   r ea l - wo r ld   d ata.   T m   et  a l.   [ 1 6 ]   u tili ze d   th e  L eNe t  co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   m o d el  to   d etec t  an d   d iag n o s e  illn ess es  in   to m ato   p lan ts ,   ac h iev in g   an   a v er ag e   ac cu r ac y   o f   9 4 - 9 5 %,  d em o n s tr atin g   th e  f ea s ib ilit y   o f   th e   n eu r al  n etwo r k   tech n i q u e   ev en   in   ch allen g i n g   s itu atio n s .   Sar d o g an   et   a l.   [ 1 7 ]   d ev el o p ed   a  m et h o d   f o r   au to m atic  d etec tio n   an d   ca te g o r izatio n   o f   d is o r d er s   u s in g   a  c o m b in atio n   o f   C NN  an d   lear n in g   v ec to r   q u an tizatio n   ( L VQ)   alg o r ith m s .   Ag ar wal  et  a l.   [ 1 8 ]   d ev elo p ed   an   ef f icien t  C NN  m o d el  s p ec if ically   f o r   to m ato   cr o p   d is ea s e  id en tific atio n ,   f o cu s in g   o n   o p tim izin g   C NN  ar ch itectu r es  to   en h a n ce   p er f o r m an ce   i n   id en tify in g   v a r io u s   d is ea s es  a f f ec tin g   to m ato   cr o p s .   C NNs   ar e  p ar ticu lar ly   ef f ec tiv e  in   an aly zin g   co m p lex   v is u al  d ata,   s u ch   as im ag es o f   leav es,  b y   id en tif y in g   p atter n s   an d   f ea tu r es a s s o ciate d   with   s p ec if ic  d is ea s es.   B ey o n d   tr ad itio n al  C NNs,  v ar io u s   d ee p   lear n i n g   ( DL )   m eth o d s ,   s u ch   as  f in e - tu n in g ,   tr an s f er   lear n in g ,   an d   h y b r i d   m o d els,   h av e  b ee n   ef f ec tiv ely   ap p lied   to   d etec t  p lan t  leaf   d is ea s es.  T h ese  m eth o d s   an aly ze   im ag es   f r o m   d if f er en t   p h ases   an d   class if y   th em   in to   p r ed ef in e d   ca teg o r ies.  T o o   et   a l.   [ 1 9 ]   u tili ze d   th e   f in e - tu n in g   o f   d ee p   lear n i n g   m o d els   f o r   p la n t  d is ea s e  id en tific atio n   an d   c o m p a r ed   d i f f er en t   f in e - tu n in g   s tr ateg ies  to   o p tim ize  m o d el  p er f o r m a n ce ,   d em o n s tr atin g   h o w  ad ju s tm en ts   to   p r e - tr ain e d   m o d els  ca n   en h an ce   ac cu r ac y   in   id e n tify in g   p lan t  d is ea s es.  C h en   et  a l.   [ 2 0 ]   ap p lied   d ee p   tr a n s f er   lear n in g   t ec h n iq u es  f o r   p lan t   d is ea s e  id en tific atio n   u s in g   im ag e  d ata.   B y   lev er a g in g   p r e - tr ain ed   m o d els  an d   ad a p tin g   th e m   to   n ew  d atasets ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       E n h a n ci n g   p l a n t d is ea s e  d etec tio n   u s in g   ma c h in e  lea r n in g   a p p r o a ch es fo r   …  ( Ga n g a   P is ka )   2083   th ey   s h o wed   h o w  tr a n s f er   lear n in g   ca n   im p r o v e  d is ea s e  r ec o g n itio n   ac cu r ac y   an d   ef f ic ien cy .   Als h am m ar i     et  a l.   [ 2 1 ]   o p tim ized   d ee p   le ar n in g   ap p r o ac h es  f o r   id en tif y in g   o liv e  leaf   d is ea s es,  f o cu s in g   o n   en h a n cin g   m o d el  p er f o r m an ce   th r o u g h   v ar io u s   o p tim izatio n   tech n iq u e s ,   r esu ltin g   in   b etter   ac cu r ac y   an d   r o b u s tn ess   in   d is ea s e  d etec tio n .   Sh ewa le  an d   Dar u wala   [ 2 2 ]   in tr o d u ce d   a   h ig h - p er f o r m an ce   d ee p   lear n in g   ar c h itectu r e  f o r   th e  ea r ly   d etec tio n   an d   class if icatio n   o f   p lan t  leaf   d is ea s es,  h ig h lig h tin g   th e  d ev elo p m en t  o f   ad v an ce d   m o d els  ca p ab le  o f   d etec tin g   d is ea s es  at  an   ea r ly   s tag e.   B ar b ed o   [ 2 3 ]   ex am i n ed   v ar io u s   f ac to r s   in f lu en cin g   th e  ef f ec tiv en ess   o f   d ee p   lear n in g   f o r   p lan t  d is ea s e  r ec o g n itio n ,   d is cu s s in g   ch allen g es  s u ch   as  d ataset  q u ality   an d   m o d el  a r ch itectu r e   th at  im p ac t  d ee p   lear n in g ' s   s u cc ess   in   th is   f ield .   Ma n o h ar a n   et   a l .  [ 2 4 ]   id en tifie d   d is ea s es   in   m an g o   leav es  u s in g   d ee p   l ea r n in g   tec h n iq u es,   p r esen tin g   a  d ee p   lear n i n g   m o d el  s p ec i f ically   d esig n ed   f o r   d etec tin g   an d   class if y in g   d is ea s es  in   m an g o   leav es.  J ain   a n d   J aid k a  [ 2 5 ]   e x p lo r e d   a  h y b r id   d ee p   lear n i n g   m o d el  f o r   class if y in g   m an g o   l ea f   d is ea s es.    A p a r t   f r o m   M L   m o d e ls   a n d   m et h o d s ,   d i g i t al   i m a g e  p r o c e s s i n g   c a n   a ls o   e n h a n c e   p l a n t   d is e a s e  d e t e c t i o n   b y   i m p r o v i n g   i m a g e   q u a l i t y   t h r o u g h   n o i s e   r e d u c t i o n   a n d   c o n t r a s t   e n h a n c e m e n t ,   a i d i n g   f e a tu r e   e x t r a c t i o n   w i t h   s e g m e n t a ti o n   a n d   d a t a   a u g m e n t a t i o n ,   a n d   s t a n d a r d i zi n g   i n p u t   t h r o u g h   n o r m a l i z a t i o n .   T h e s e   t e c h n i q u e s   m a k e   it  e a s i e r   f o r   C NN s   t o   a c c u r a t el y   i d e n t i f y   a n d   c l a s s i f y   p l a n t   d is e as e s   b y   p r o v i d i n g   c l e a r e r ,   m o r e   c o n s i s t e n t ,   a n d   d i v e r s e   d a ta   f o r   a n a l y s is .   Pa n ta z i   e t  a l .   [ 2 6 ]   a u t o m at e d   l e a f   d i s e as e   d e te c t i o n   ac r o s s   v a r i o u s   c r o p   s p ec i es   b y   a n a l y z i n g   i m a g e  f e a t u r es   a n d   u s i n g   o n e   cl a s s   c l as s i f i e r s .   T h e i r   r es e a r c h   e m p h as i z es   t h e   a p p l i c a t i o n   o f   f e a t u r e  a n a l y s is   a n d   m a c h i n e   l e a r n in g   c l a s s i f i e r s   t o   i d e n t i f y   d is e as e s   e f f e c ti v e l y   i n   d i f f e r en t   t y p e s   o f   c r o p s .   B a r b e d o   e t  a l .   [ 2 7 ]   e x p l o r e d   t h e   i d e n ti f i c at i o n   o f   m u lt i p le   p l a n t   d is e as es   u s i n g   d i g i ta l  i m a g e   p r o c es s i n g   t e c h n i q u e s ,   p r es e n t i n g   m e t h o d s   f o r   d e t e ct i n g   a n d   cl a s s i f y i n g   v a r i o u s   p l a n t  d i s e a s e s   t h r o u g h   a d v a n c e d   i m a g e  p r o c e s s i n g ,   h i g h l i g h ti n g   i t s   e f f e c t i v e n es s   i n   m a n a g i n g   p l a n t   h e a l t h .   G h a r g e   a n d   S i n g h   [ 2 8 ]   i n v e s t i g a te d   t h e   u s e  o f   i m a g e   p r o c e s s i n g   t e c h n i q u es   f o r   c l a s s i f y i n g   s o y b e a n   d i s ea s e s   a n d   e s t i m at i n g   d i s e as e   s e v er i t y .   T h e y   d i s c u s s e d   m e t h o d s   f o r   a n a l y z i n g   s o y b e a n   l e a f   i m a g es   t o   b o t h   i d e n ti f y   d is e as e s   a n d   ass e s s   t h ei r   s e v e r i t y ,   p r o v i d i n g   i n s i g h t s   i n t o   e f f e c t i v e   d is e as e   m a n a g em e n t .   H u d d ar   e t   a l .   [ 2 9 ]   i n t r o d u c e d   a   n e w   m e t h o d   f o r   d e t e c t i n g   p l a n t   l e a f   d i s e as es  u s e s   w a v el e t   a n a l y s is ,   c o l o r   a n d   t e x t u r e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n ,   a u t o e n c o d e r   d e n o i s i n g ,   a n d   S V M   c l a s s i f i c a ti o n ,   c a p t u r i n g   m u l t i - r es o l u t i o n   f e a tu r e s   a n d   a c c u r a t el y   c l as s i f y i n g   d i s e as e   c l ass e s .     2 . 2 .     P ro po s ed  w o rk   Fig u r e  1   d etails  th e  ap p r o ac h   f o r   leaf   d is ea s e  d etec tio n ,   b eg in n in g   with   p r e p r o ce s s in g ,   wh er e  th e   d ataset  is   en h an ce d   th r o u g h   r esizin g ,   n o r m aliza tio n ,   co n tr ast  ad ju s tm en t,  an d   n o is e  r ed u ctio n .   Nex t,   au g m en tatio n   tech n iq u es  lik e  r o tatio n ,   f lip p in g ,   an d   s ca lin g   ar e  ap p lied   to   en s u r e  th e   au g m en ted   im ag es  s till   ac cu r ately   r e p r esen t  th e   o r ig i n al  class es.  Key   f ea tu r es  a r e  th en   ex tr ac te d   f r o m   th e  lea f   i m ag es  to   h ig h lig h t   im p o r tan t  attr i b u tes  s u ch   as  t ex tu r e,   c o lo r ,   an d   s h ap e,   tr an s f o r m in g   th e  r aw   d ata  in t o   a  s u itab le  f o r m at  f o r   m ac h in e  lear n in g   m o d els.  T h e   s elec ted   m o d els  ar e  tr ai n ed   o v er   3 0   e p o ch s   t o   r e f in e  t h eir   p atter n   r ec o g n itio n .   Fin ally ,   th e  m o d els  ar e  ev al u ated   u s in g   ac cu r ac y ,   p r e cisi o n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e  m etr ic s ,   with   p r ed ictio n s   m ad e  b ased   o n   th e  b est - p er f o r m in g   m o d el           Fig u r e  1 .   Ov e r v iew  o f   th e  leaf   d is ea s e  d etec tio n   wo r k f l o w     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 ,  Ap r il   20 25 :   2 0 8 1 - 2 0 8 8   2084   2 . 2 . 1 .   Da t a s et :   L ea f s na p   da t a s et   T h is   s tu d y   u tili ze d   th e   L ea f s n ap   d ataset,   a   cu r ated   c o llectio n   o f   h i g h - r eso l u tio n   p lan t   d is ea s e  im ag es   f r o m   v a r io u s   ag r icu ltu r al  f iel d s   in   I n d ia.   C ap tu r e d   b y   tr ain ed   p er s o n n el  u s in g   m o b ile  d e v ices  u n d er   d i v er s e  lig h tin g   co n d itio n s ,   th e  d ataset  in clu d es  im ag es  o f   f u n g al,   b ac ter ial,   an d   v ir al  in f ec tio n s   ac r o s s   cr o p s .   T h e  co u n ts   o f   leaf   im ag es  co llected   ar e  as  f o llo ws:   to m ato :  7 , 0 7 7   im ag es,  s o y b ea n :  3 , 5 0 4   i m ag es,  m an g o :  2 7 3   im ag es,  jav a   p lu m :   2 1 5   im a g es  an d   b ay   leaf :  1 7 9   im ag es.   T h e  d ataset  was  s p lit  i n to   8 0 %  f o r   tr ain in g   an d   2 0 %  f o r   test in g ,   e n s u r in g   r o b u s t  m o d el  ev alu ati o n   an d   s u p p o r tin g   th e  d ev elo p m en t  o f   ac cu r ate  m ac h i n e   lear n in g   m o d els  f o r   p la n t  d is ea s e  d etec tio n .   Fig u r e  2   d is p lay s   s ix   r an d o m ly   s elec ted   p ai r s   o f   p lan t - d is ea s e   co m b in atio n s   f r o m   th e   d ataset .           Fig u r e  2 .   Sam p le  lea f   im ag es       2 . 2 . 2 .  I m a g e   p re pro ce s s ing   T o   en s u r e  th e  q u ality   an d   co n s is ten cy   o f   th e  ca p tu r ed   im ag es,  s ev er al  p r ep r o ce s s in g   tech n i q u es we r e  ap p lied   u n if o r m ly   ac r o s s   th e  d ataset.   I m ag es  wer e  r esize d   to   a  s tan d ar d   r eso lu tio n   o f   2 5 6 × 2 5 6   p ix els,  en s u r in g   co m p atib ilit y   with   m ac h in e  lear n in g   m o d els.  N o r m aliza tio n   was  p er f o r m ed   to   s tan d ar d ize  p ix el   in ten s ity   v alu es,  m in im izin g   th e  im p ac t  o f   lig h tin g   v ar ia tio n s   an d   ac ce ler atin g   m o d el  tr ain in g .   C o n t r ast   ad ju s tm en ts   wer e  m ad e  to   e n h an ce   th e   v is ib ilit y   o f   d is ea s e  s y m p to m s ,   im p r o v in g   t h e  m o d els'   ab ilit y   to   d if f er en tiate  b etwe en   h ea lth y   an d   d is ea s ed   ar ea s .   Gau s s ian   n o is e  r ed u ctio n   was  ap p lied   to   r em o v e   en v ir o n m en tal  a n d   d ev ice - r ela ted   n o is e  wh ile  p r eser v in g   im p o r tan t   im ag e   f ea tu r es.   T h ese  p r ep r o ce s s in g   s tep s   wer e  cr itical  f o r   im p r o v in g   d a ta  f id elity   an d   en s u r in g   th at  th e  d ataset  was  o p tim ally   p r e p a r ed   f o r   s u b s eq u e n t  an aly s is ,   lay in g   a  s tr o n g   f o u n d atio n   f o r   ac cu r ate  m ac h in e  lea r n in g   m o d el  p e r f o r m an ce .     2 . 2 . 3 .   I m a g e   a ug m ent a t io n   I m ag e  au g m e n tatio n   was  em p lo y ed   to   en h an ce   d ataset  d iv er s ity   an d   im p r o v e  th e  g en er aliza tio n   ca p ab ilit y   o f   th e  m ac h in e  lear n in g   m o d els  b y   g en e r atin g   s y n th etic  v ar iatio n s   in   th e  tr ain i n g   d ata.   T ec h n i q u es   s u ch   as r o tatio n ,   f lip p in g ,   s ca lin g ,   cr o p p in g ,   an d   b r i g h tn ess   ad ju s tm en t w er e  ap p lied   t o   in tr o d u ce   v a r iatio n s   in   s p atial  attr ib u tes  an d   o b ject  co n f ig u r atio n s ,   p r e v en tin g   o v er f itti n g   an d   im p r o v in g   m o d el  r o b u s tn ess .   Fin e - tu n ed   ad ju s tm en ts   lik e  co lo r   v ar iatio n s ,   lu m in an ce   ch a n g es ,   an d   n o is e  ad d itio n   s im u late  r ea l - wo r ld   lig h tin g   an d   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .   R ig o r o u s ly   im p lem en tin g   th e s e  tech n iq u es  en r ich es  d ataset   d iv er s ity ,   en ab lin g   m o d els  to   lear n   f r o m   a  wid er   r an g e  o f   s ce n ar io s .   T h er e f o r e,   im ag e  au g m e n tatio n   is   v ital  f o r   en h a n cin g   th e   ef f ec tiv en ess   an d   ad a p tab ilit y   o f   co m p u ter   v is io n   s y s tem s   ac r o s s   v ar io u s   ap p licatio n s .     2 . 2 . 4 .  F ea t ure  e x t ra ct i o n   I n   th e   f ea tu r e  ex tr ac ti o n   p r o ce s s ,   k ey   ch a r ac ter is tics   s u ch   as tex tu r e,   c o lo r ,   an d   s h ap e   wer e   id en tifie d   an d   ex tr ac ted   f r o m   th e  leaf   im ag es  to   p r o v id e  m ea n in g f u l   in p u ts   f o r   th e  m ac h in e  lear n in g   m o d els.  T h is   tr an s f o r m atio n   o f   r aw  im ag e   d ata  in to   a  s tr u ct u r ed   f o r m a t  allo wed   th e  m o d els  to   f o c u s   o n   th e  ess en tial   f ea tu r es  r eq u i r ed   to   d is tin g u i s h   b etwe en   h ea lth y   an d   d is ea s ed   leav es.  B y   em p h asizin g   t h ese  attr ib u tes,  th e   f ea tu r e  ex tr ac tio n   p r o ce s s   en h an ce d   th e  m o d els'   ca p ac ity   to   ac cu r ately   class if y   d is ea s es,  s ig n if ican tly   im p r o v in g   th e  o v er all  ef f ec tiv en ess   o f   th e  class if icatio n   p r o c ess .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       E n h a n ci n g   p l a n t d is ea s e  d etec tio n   u s in g   ma c h in e  lea r n in g   a p p r o a ch es fo r   …  ( Ga n g a   P is ka )   2085   2 . 2 . 5 .  M o del  t ra ini ng   Du r in g   m o d el  tr ain in g ,   ea ch   s elec ted   m o d el  was  tr ain ed   o n   th e  d ataset  o v er   3 0   ep o ch s ,   allo win g   f o r   iter ativ e  lear n in g   t h r o u g h   r e p ea ted   ex p o s u r e  to   th e  tr ai n in g   d ata.   T h e  m o d els  m ad e  p r ed ictio n s   a n d   co n tin u o u s ly   ad ju s ted   th eir   p ar am eter s   b ased   o n   t h e  er r o r   b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu al  lab els,  g r a d u ally   im p r o v in g   p atter n   r ec o g n itio n .   Key   p er f o r m a n ce   m etr ics  s u ch   as  ac cu r ac y   wer e  m o n ito r ed   th r o u g h o u t  th e   tr ain in g   p r o ce s s   to   en s u r e  th at  th e  m o d els  g en er alize d   well  a n d   av o id e d   o v e r f itti n g .   T ec h n i q u es  s u ch   as  ea r ly   s to p p in g   an d   r eg u lar izatio n   w er e  em p lo y e d   wh en   n ec ess ar y   to   f u r th e r   o p tim ize  m o d el  p er f o r m an ce .     2 . 2 . 6 .  M o del  e v a lua t io n   M o d e l   e v a l u at i o n   wa s   c o n d u c te d   u s i n g   v a r i o u s   cl a s s i f i c a ti o n   m e t r i cs   t o   c o m p a r e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   f i v e   m a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e ls :  S V M ,   RF ,  l o g i s t i c   r e g r es s i o n ,   X G B o o s t ,   a n d   C N N .   T h e   m o d e l s   w e r e   e v a l u a t ed   b a s e d   o n   t h ei r   a c c u r ac y   s c o r es ,   p r e c i s i o n ,   r e c a ll ,   a n d   F 1 - s c o r e  f o r   e a c h   cl a s s .   T h e  m o d e ls   w er e   r a n k e d   b a s e d   o n   t h e i r   a c c u r a c y   s c o r es ,   w it h   C N N   a c h i e v i n g   t h e   h i g h es t   a c cu r a c y   o f   0 . 8 9 ,   f o l l o w e d   b y   SV M   ( 0 . 7 0 ) ,   X GB o o s t  ( 0 . 6 8 ) ,   RF   ( 0 . 6 4 ) ,   a n d   l o g i s ti c  r e g r e s s i o n   ( 0 . 5 1 ) .   C N N   o u t p e r f o r m e d   t h e   o t h e r   m o d e l s   i n   t e r m s   o f   a cc u r a c y ,   p r e c i s i o n ,   r e c al l ,   a n d   F 1 - s c o r e   f o r   e a c h   c l a s s ,   i n d i c at i n g   i ts   e f f e c t i v e n es s   i n   d et e c ti n g   l e a f   d is e a s es .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  co m p ar is o n   o f   v a r io u s   m a ch in e  lear n in g   alg o r ith m s   f o r   l ea f   d is ea s e  d etec tio n   r ev ea ls   s ig n if ican t  in s ig h ts   in to   th eir   ef f icac y   a n d   p e r f o r m an ce   ac r o s s   d if f er en t  cr o p   ty p es.   T ab le  1   p r esen ts   th e  ac cu r ac y   ac h iev ed   b y   C NN,   SVM,   R F,  X G B o o s t ,   an d   lo g is tic  r eg r ess io n   ( L R )   in   d etec tin g   leaf   d i s ea s es  in   to m ato es,   s o y b ea n s ,   jav a   p lu m s ,   b ay   lea v es,  an d   m an g o es.  T h e  C NN  m o d el  e x h ib ited   th e  h ig h est  a cc u r ac y   ac r o s s   m o s t  cr o p   ty p es,  with   n o tab le  p er f o r m an ce s   o f   9 0 % f o r   to m ato es,  7 8 % f o r   s o y b ea n s ,   a n d   8 8 % f o r   jav a  p lu m s .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   m o d el   a cc u r ac y   ( in   %)   M o d e l   To ma t o   S o y a b e a n   Jav a   p l u m   B a y   l eaf   M a n g o   C N N   90   78   88   79   67   S V M   77   70   63   45   39   RF   68   70   63   45   37   XG   78   71   68   47   40   LR   66   52   51   35   25       T h e  SVM  m o d el  also   d em o n s tr ated   co m p etitiv e  ac c u r ac y ,   p ar ticu lar ly   in   s o y b ea n   d is ea s e  d etec tio n ,   ac h iev in g   7 0 %.   T h e   R F  an d   XG  m o d els  s h o wed   m o d er a te  ac cu r ac y   lev els,  wh ile  t h e   L R   m o d el  lag g e d   b eh in d ,   with   th e  lo west  ac c u r ac y   o f   2 5 %  f o r   m an g o es.  T h ese  f in d in g s   illu s tr ate  th e  ab ilit y   o f   m o d er n   m ac h in e  lear n i n g   alg o r ith m s ,   p ar ticu lar ly   C NN  an d   SVM,   to   r eliab ly   d etec t  leaf   d is ea s es  in   v ar io u s   ag r icu ltu r al  s ettin g s .   I n   ad d itio n   to   th e  ac cu r ac y   m etr ics  p r esen ted   in   T ab le  1 ,   Fig u r e  3   illu s tr ates  th e  p er f o r m an ce   m etr ics  o f   th e  m ac h in e  lear n i n g   m o d els  f o r   p la n t  d is ea s e  d etec tio n .   T h is   im a g e  p r o v id es  a   v is u al  r ep r esen tatio n   o f   k ey   p er f o r m an ce   in d icato r s ,   in clu d in g   p r e cisi o n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e,   w h ich   ar e  c r u cial  f o r   u n d er s tan d i n g   t h e  m o d els'   ef f ec tiv en ess   in   class if y in g   d if f er en t  d is ea s e  ty p es.  T h e  c o m b in atio n   o f   th ese   q u an titativ e  an d   q u alitativ e  ass es s m en ts   o f f er s   a  co m p r eh en s iv e  v iew  o f   ea ch   m o d el's  s tr en g th s   an d   wea k n ess es,  em p h asizin g   th e  i m p o r tan ce   o f   tailo r e d   ap p r o ac h es in   d is ea s e  m an ag em en t.    Fig u r e  3   illu s tr ates  th e  p ar am eter s   u s ed   to   ev alu ate  m o d el  p er f o r m a n ce .   T h e  ef f ec tiv e n ess   o f   th e  p r o p o s ed   s o lu tio n   is   m ea s u r ed   th r o u g h   f o u r   m etr ics:   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e,   all  d er iv ed   f r o m   t h e  c o n f u s io n   m atr ix .   T a b le  2   s h o ws  th e  c o n f u s io n   m a tr ix   b ased   o n   wh ich   o th er   ev a lu atio n   p a r am eter s   ar e  ca lcu lated .   Acc u r ac y   is   c alcu lated   u s in g   th e  v alu es  o b tain ed   f r o m   th e  co n f u s io n   m a tr ix ,   in clu d in g   tr u e   p o s itiv es,  f alse p o s itiv es,  f alse n eg ativ es,  an d   tr u e  p o s itiv es.  T h e  ac cu r ac y   is   d eter m in ed   as   ( 1 ) .       = + + + +   ( 1 )     s im ilar ly ,   we  h av e  co m p u ter   p r ec is io n   wh ich   ca n   b e  ex p r ess ed   as   ( 2 ) .       = +   ( 2 )     R ec all  ca n   b e  ex p r ess ed   as   ( 3 ) .       = +   ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 ,  Ap r il   20 25 :   2 0 8 1 - 2 0 8 8   2086   F1 - s co r e  ca n   b e   ex p r ess ed   as   ( 4 ) .     1 −  = 2   ∗    ∗   +    ( 4 )           Fig u r e  3 .   Per f o r m an c e  m etr ics o f   m ac h i n e  lear n in g   m o d els f o r   p lan t  d is ea s e  d etec tio n       T ab le  2 .  C o n f u s io n   m atr ix     A c t u a l   p o si t i v e   A c t u a l   n e g a t i v e   To t a l   P r e d i c t e d   p o si t i v e   T P   F P   T P +F P   P r e d i c t e d   n e g a t i v e   F N   T N   F N +T N   To t a l   T P +F N   F P +T N         4.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   ex p l o r es  th e  u s e  o f   m ac h in e  lear n i n g   tec h n iq u es  lik e  SVM,   C NN,   RF ,  lo g is tic  r eg r ess io n ,   an d   XGBo o s t   to   class if y   p lan t  leaf   d is ea s es.  T h e  m eth o d   u s es  a  cu r ated   d atas et  ca lled   C r o p L ea f   I n s ig h ts ,   wh ich   in clu d es  p h o to s   o f   v ar io u s   p lan t  leav es.  T h e  s y s tem ' s   ac cu r ac y   is   ex p ec ted   to   in cr ea s e  o v er   tim e  as  f ea tu r e  ex t r ac tio n   a p p r o ac h es  an d   class if icatio n   alg o r ith m s   ar e  u s ed .   T h e   s u cc ess f u l  ad o p tio n   o f   th is   m eth o d   h as  p o s itiv e  im p licati o n s   f o r   a g r icu ltu r al   o p er atio n s ,   as  it  allo ws  f ar m er s   to   m ak e   in f o r m e d   d ec is io n s   ab o u t  d is ea s e  m an ag em en t  m ea s u r es,  s u ch   as  f u n g icid e  u s e.   T h is   p r o ac tiv e  s tr ateg y   p r o te cts  cr o p   h ea lth   an d   in cr ea s es  ag r icu ltu r al  s u s tain ab ilit y .   T h e  r esear ch er s   an tic ip ate  f u r th e r   s tu d y   to   im p r o v e  an d   o p tim ize  th e   s y s tem ,   p r o v id in g   f ar m er s   with   r eliab le  d is ea s e  co n tr o l  to o ls   an d   p r ac tical  in s ig h ts   to   i m p r o v e  cr o p   o u t p u t   an d   co n tr ib u te  to   g lo b al  f o o d   s ec u r ity   in itiativ es.       ACK NO WL E DG E M E NT S    T h e  au th o r s   th an k   o u r   co lle ag u es  f r o m   Sh ah   a n d   An c h o r   Ku tch h i  E n g in ee r in g   C o l leg e  wh o   p r o v id e d   in s ig h t   an d   ass is ta n ce   th at  co n s p icu o u s ly   ass is ted   th e  r esear ch   ca r r ied   b y   u s .   W ith o u t  th eir   p er s is ten t su p p o r t,  co n d u ctin g   r esear ch   wo u ld   n o t h a v e  b ee n   p o s s ib le.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       E n h a n ci n g   p l a n t d is ea s e  d etec tio n   u s in g   ma c h in e  lea r n in g   a p p r o a ch es fo r   …  ( Ga n g a   P is ka )   2087   RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   S a v a r y ,   L.   W i l l o c q u e t ,   S .   J .   P e t h y b r i d g e ,   P .   Es k e r ,   N .   M c R o b e r t s ,   a n d   A .   N e l s o n ,   “ Th e   g l o b a l   b u r d e n   o f   p a t h o g e n s  a n d   p e s t s   o n   ma j o r   f o o d   c r o p s , ”   N a t u re  Ec o l o g y   & Ev o l u t i o n ,   v o l .   3 ,   n o .   3 ,   p p .   4 3 0 – 4 3 9 ,   F e b .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 5 9 - 0 1 8 - 0 7 9 3 - y.   [ 2 ]   H .   A l   H i a r y ,   S .   B a n i   A h m a d ,   M .   R e y a l a t ,   M .   B r a i k ,   a n d   Z .   A L R a h a m n e h ,   “ F a st   a n d   a c c u r a t e   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   p l a n t   d i s e a se s,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t e r  Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 7 ,   n o .   1 ,   p p .   3 1 – 3 8 ,   M a r .   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 5 1 2 0 / 2 1 8 3 - 2 7 5 4 .   [ 3 ]   Z.   Y a n g ,   W .   Li ,   M .   Li ,   a n d   X .   Y a n g ,   “ A u t o m a t i c   g r e e n h o u s e   p e st   r e c o g n i t i o n   b a se d   o n   mu l t i p l e   c o l o r   sp a c e   f e a t u r e s , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   A g ri c u l t u r a l   a n d   B i o l o g i c a l   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,   p p .   1 8 8 – 1 9 5 ,   2 0 2 1 ,     d o i :   1 0 . 2 5 1 6 5 / j . i j a b e . 2 0 2 1 1 4 0 2 . 5 0 9 8 .   [ 4 ]   J.  M a ,   K .   D u ,   F .   Z h e n g ,   L.   Zh a n g ,   a n d   Z.   S u n ,   “ A   s e g me n t a t i o n   m e t h o d   f o r   p r o c e ssi n g   g r e e n h o u s e   v e g e t a b l e   f o l i a r   d i se a se   sy m p t o m  i ma g e s , ”   I n f o rm a t i o n   Pr o c e ssi n g   i n   A g ri c u l t u re ,   v o l .   6 ,   n o .   2 ,   p p .   2 1 6 – 2 2 3 ,   J u n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i n p a . 2 0 1 8 . 0 8 . 0 1 0 .   [ 5 ]   S .   R a i n a   a n d   A .   G u p t a ,   “ A   s t u d y   o n   v a r i o u s   t e c h n i q u e s   f o r   p l a n t   l e a f   d i s e a s e   d e t e c t i o n   u s i n g   l e a f   i m a g e , ”   i n   2 0 2 1   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   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   S m a r t   S y s t e m s   ( I C A I S ) ,   M a r .   2 0 2 1 ,   p p .   9 0 0 – 9 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A I S 5 0 9 3 0 . 2 0 2 1 . 9 3 9 6 0 2 3 .   [ 6 ]   J.  C h e n ,   H .   Y i n ,   a n d   D .   Z h a n g ,   “ A   s e l f - a d a p t i v e   c l a ss i f i c a t i o n   m e t h o d   f o r   p l a n t   d i s e a s e   d e t e c t i o n   u s i n g   G M D H - l o g i s t i c   m o d e l , ”   S u s t a i n a b l e   C o m p u t i n g :   I n f o rm a t i c s  a n d   S y st e m s ,   v o l .   2 8 ,   p .   1 0 0 4 1 5 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s u sc o m. 2 0 2 0 . 1 0 0 4 1 5 .   [ 7 ]   D .   M o n d a l ,   D .   K .   K o l e ,   a n d   K .   R o y ,   “ G r a d a t i o n   o f   y e l l o w   mo s a i c   v i r u s  d i sea se  o f   o k r a   a n d   b i t t e r   g o u r d   b a s e d   o n   e n t r o p y   b a se d   b i n n i n g   a n d   N a i v e   B a y e s  c l a ss i f i e r   a f t e r   i d e n t i f i c a t i o n   o f   l e a v e s , ”   C o m p u t e rs  a n d   E l e c t r o n i c s  i n   A g ri c u l t u re ,   v o l .   1 4 2 ,     p p .   4 8 5 – 4 9 3 ,   N o v .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 7 . 1 1 . 0 2 4 .   [ 8 ]   A .   P a l   a n d   V .   K u mar,   “ A g r i D e t :   p l a n t   l e a f   d i se a se   se v e r i t y   c l a ss i f i c a t i o n   u si n g   a g r i c u l t u r e   d e t e c t i o n   f r a mew o r k , ”   En g i n e e r i n g   Ap p l i c a t i o n s  o f   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   1 1 9 ,   p .   1 0 5 7 5 4 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n g a p p a i . 2 0 2 2 . 1 0 5 7 5 4 .   [ 9 ]   R .   D .   L .   P i r e s  e t   a l . ,   “ L o c a l   d e scr i p t o r s  f o r   s o y b e a n   d i sea 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 ro n i c s  i n   A g r i c u l t u r e ,   v o l .   1 2 5 ,     p p .   4 8 – 5 5 ,   J u l .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 1 6 . 0 4 . 0 3 2 .   [ 1 0 ]   G .   G u r u m i t a   N a i d u   a n d   G .   R a m e s h ,   “ M a n g o   l e a f   d i se a se   d e t e c t i o n   u si n g   u l t r a s o n i c   se n so r , ”   i n   2 0 2 2   I E EE  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   D a t a   S c i e n c e   a n d   I n f o rm a t i o n   S y s t e m   ( I C D S I S ) ,   J u l .   2 0 2 2 ,   p p .   1 – 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C D S I S 5 5 1 3 3 . 2 0 2 2 . 9 9 1 6 0 1 5 .   [ 1 1 ]   T.   P r i y a r a d h i k a d e v i ,   R .   M o h a n ,   T .   R a g u p a t h i ,   S .   P r a s a n n a ,   K .   M a d h a n ,   a n d   R .   A n a n t h i ,   “ L e a f   d i s e a s e   d e t e c t i o n   u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h m,”   i n   2 0 2 3   Ei g h 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   S c i e n c e   T e c h n o l o g y   E n g i n e e ri n g   a n d   M a t h e m a t i c s   ( I C O N S T E M) ,   A p r .   2 0 2 3 ,   p p .   1 – 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C O N S TEM 5 6 9 3 4 . 2 0 2 3 . 1 0 1 4 2 5 6 4 .   [ 1 2 ]   M .   A z a d b a k h t ,   D .   A s h o u r l o o ,   H .   A g h i g h i ,   S .   R a d i o m ,   a n d   A .   A l i mo h a m mad i ,   “ W h e a t   l e a f   r u s t   d e t e c t i o n   a t   c a n o p y   sca l e   u n d e r   d i f f e r e n t   LA I   l e v e l s  u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s, ”   C o m p u t e rs   a n d   E l e c t r o n i c s   i n   Ag r i c u l t u re ,   v o l .   1 5 6 ,   p p .   1 1 9 – 1 2 8 ,     Jan .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 1 8 . 1 1 . 0 1 6 .   [ 1 3 ]   A .   W a h a l ,   S .   S .   S .   C h o u d h a r y ,   a n d   N .   S i n g h ,   “ Le a f   d i se a se  d e t e c t i o n   a n d   c r o p   p r e d i c t i o n   u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g , ”   i n   2 0 2 1   3 r d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   A d v a n c e s  i n   C o m p u t i n g ,   C o m m u n i c a t i o n   C o n t r o l   a n d   N e t w o rki n g   ( I C A C 3 N ) ,   D e c .   2 0 2 1 ,     p p .   4 3 8 – 4 4 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A C 3 N 5 3 5 4 8 . 2 0 2 1 . 9 7 2 5 6 4 3 .   [ 1 4 ]   P .   Jh a ,   D .   D e mb l a ,   a n d   W .   D u b e y ,   “ C o m p a r a t i v e   a n a l y s i s  o f   c r o p   d i sea se s  d e t e c t i o n   u si n g   ma c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h m, ”   i n   2 0 2 3   T h i r d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   S m a rt   En e rg y   ( I C AI S ) ,   F e b .   2 0 2 3 ,   p p .   5 6 9 – 5 7 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A I S 5 6 1 0 8 . 2 0 2 3 . 1 0 0 7 3 8 3 1 .   [ 1 5 ]   L.   A .   d a   S i l v a ,   P .   O .   B r e ss a n ,   D .   N .   G o n ç a l v e s,   D .   M .   F r e i t a s,   B .   B .   M a c h a d o ,   a n d   W .   N .   G o n ç a l v e s ,   “ Est i ma t i n g   s o y b e a n   l e a f   d e f o l i a t i o n   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 s   a n d   s y n t h e t i c   i ma g e s , ”   C o m p u t e rs   a n d   El e c t ro n i c s   i n   Ag ri c u l t u r e ,   v o l .   1 5 6 ,     p p .   3 6 0 – 3 6 8 ,   J a n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 8 . 1 1 . 0 4 0 .   [ 1 6 ]   P .   Tm,  A .   P r a n a t h i ,   K .   S a i A s h r i t h a ,   N .   B .   C h i t t a r a g i ,   a n d   S .   G .   K o o l a g u d i ,   “ T o ma t o   l e a f   d i se a se  d e t e c 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 s , ”   i n   2 0 1 8   E l e v e n 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 n t e m p o ra ry  C o m p u t i n g   ( I C 3 ) ,   A u g .   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C 3 . 2 0 1 8 . 8 5 3 0 5 3 2 .   [ 1 7 ]   M .   S a r d o g a n ,   A .   T u n c e r ,   a n d   Y .   O z e n ,   “ P l a n t   l e a f   d i s e 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   b a s e d   o n   C N N   w i t h   LV Q   a l g o r i t h m, ”   i n   2 0 1 8   3 r d   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 p u t e r   S c i e n c e   a n d   En g i n e e ri n g   ( U B MK ) ,   S e p .   2 0 1 8 ,   p p .   3 8 2 – 3 8 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / U B M K . 2 0 1 8 . 8 5 6 6 6 3 5 .   [ 1 8 ]   M .   A g a r w a l ,   S .   K .   G u p t a ,   a n d   K .   K .   B i sw a s,   “ D e v e l o p m e n t   o f   e f f i c i e n t   C N N   m o d e l   f o r   t o mat o   c r o p   d i sea s e   i d e n t i f i c a t i o n , ”   S u s t a i n a b l e   C o m p u t i n g :   I n f o rm a t i c s  a n d   S y st e m s ,   v o l .   2 8 ,   p .   1 0 0 4 0 7 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s u sc o m. 2 0 2 0 . 1 0 0 4 0 7 .   [ 1 9 ]   E.   C .   T o o ,   L.   Y u j i a n ,   S .   N j u k i ,   a n d   L.   Y i n g c h u n ,   “ A   c o m p a r a t i v e   s t u d y   o f   f i n e - t u n i n g   d e e p   l e a r n i n g   mo d e l s   f o r   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 6 1 ,   p p .   2 7 2 – 2 7 9 ,   J u n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 8 . 0 3 . 0 3 2 .   [ 2 0 ]   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 .   [ 2 1 ]   H .   H .   A l s h a mm a r i ,   A .   I .   Ta l o b a ,   a n d   O .   R .   S h a h i n ,   “ I d e n t i f i c a t i o n   o f   o l i v e   l e a f   d i sea s e   t h r o u g h   o p t i m i z e d   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h , ”   A l e x a n d r i a   E n g i n e e r i n g   J o u r n a l ,   v o l .   7 2 ,   p p .   2 1 3 – 2 2 4 ,   Ju n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a e j . 2 0 2 3 . 0 3 . 0 8 1 .   [ 2 2 ]   M .   V .   S h e w a l e   a n d   R .   D .   D a r u w a l a ,   “ H i g h   p e r f o r ma n c e   d e e p   l e a r n i n g   a r c h i t e c t u r e   f o r   e a r l y   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   p l a n t  l e a f   d i sea s e , ”   J o u rn a l   o f   Ag r i c u l t u re  a n d   F o o d   Re se a r c h ,   v o l .   1 4 ,   p .   1 0 0 6 7 5 ,   D e c .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j a f r . 2 0 2 3 . 1 0 0 6 7 5 .   [ 2 3 ]   J.  G .   A .   B a r b e d o ,   “ F a c t o r s  i n f l u e n c i n g   t h e   u s e   o f   d e e p   l e a r n i n g   f o r   p l a n t   d i sea s e   r e c o g n i t i o n , ”   Bi o sys t e m s  En g i n e e ri n g ,   v o l .   1 7 2 ,   p p .   8 4 – 9 1 ,   A u g .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b i o s y st e mse n g . 2 0 1 8 . 0 5 . 0 1 3 .   [ 2 4 ]   N .   M a n o h a r a n ,   V .   J .   T h o m a s ,   a n d   D .   A n t o   S a h a y a   D h a s ,   “ I d e n t i f i c a t i o n   o f   m a n g o   l e a f   d i s e a s e   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g , ”   i n   2 0 2 1   A s i a n   C o n f e r e n c e   o n   I n n o v a t i o n   i n   T e c h n o l o g y   ( A S I A N C O N ) ,   A u g .   2 0 2 1 ,   p p .   1 – 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A S I A N C O N 5 1 3 4 6 . 2 0 2 1 . 9 5 4 4 6 8 9 .   [ 2 5 ]   S .   Jai n   a n d   P .   Ja i d k a ,   “ M a n g o   l e a f   d i sea se   c l a ssi f i c a t i o n   u si n g   d e e p   l e a r n i n g   h y b r i d   m o d e l , ”   i n   2 0 2 3   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   Po w e r,   I n s t ru m e n t a t i o n ,   En e rg y   a n d   C o n t r o l   ( PI E C O N ) ,   F e b .   2 0 2 3 ,   p p .   1 – 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P I EC O N 5 6 9 1 2 . 2 0 2 3 . 1 0 0 8 5 8 6 9 .   [ 2 6 ]   X .   E.   P a n t a z i ,   D .   M o s h o u ,   a n d   A .   A .   Ta m o u r i d o u ,   “ A u t o ma t e d   l e a f   d i s e a se  d e t e c t i o n   i n   d i f f e r e n t   c r o p   s p e c i e s  t h r o u g h   i ma g e   f e a t u r e s  a n a l y si s  a n d   o n e   c l a ss  c l a ssi f i e r s, ”   C o m p u t e rs  a n d   E l e c t r o n i c s  i n   A g ri c u l t u r e ,   v o l .   1 5 6 ,   p p .   9 6 – 1 0 4 ,   J a n .   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 8 . 1 1 . 0 0 5 .   [ 2 7 ]   J.  G .   A .   B a r b e d o ,   L.   V .   K o e n i g k a n ,   a n d   T.   T .   S a n t o s,  “ I d e n t i f y i n g   m u l t i p l e   p l a n t   d i s e a se s  u s i n g   d i g i t a l   i m a g e   p r o c e ss i n g , ”   Bi o s y st e m s E n g i n e e ri n g ,   v o l .   1 4 7 ,   p p .   1 0 4 – 1 1 6 ,   Ju l .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b i o sy s t e m se n g . 2 0 1 6 . 0 3 . 0 1 2 .   [ 2 8 ]   S .   G h a r g e   a n d   P .   S i n g h ,   “ I mag e   p r o c e ssi n g   f o r   s o y b e a n   d i sea s e   c l a ssi f i c a t i o n   a n d   se v e r i t y   e st i ma t i o n , ”   i n   Em e r g i n g   R e se a rc h   i n   C o m p u t i n g ,   I n f o rm a t i o n ,   C o m m u n i c a t i o n   a n d   Ap p l i c a t i o n s:   ER C I C A   2 0 1 5 ,   Vo l u m e   2 ,   2 0 1 6 ,   p p .   4 9 3 – 5 0 0 .   [ 2 9 ]   S .   H u d d a r ,   K .   P r a b h u s h e t t y ,   J.  Ja k a t i ,   R .   H a v a l d a r ,   a n d   N .   S i r d e s h p a n d e ,   “ D e e p   a u t o e n c o d e r   b a se d   i m a g e   e n h a n c e me n t   a p p r o a c h   w i t h   h y b r i d   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   f o r   p l a n t   d i se a se   d e t e c t i o n   u si n g   s u p e r v i se d   c l a ss i f i c a t i o n , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t ri c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   4 ,   p .   3 9 7 1 ,   A u g .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 1 4 i 4 . p p 3 9 7 1 - 3 9 8 5 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 ,  Ap r il   20 25 :   2 0 8 1 - 2 0 8 8   2088   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       G a n g a   Pi sk a           is  p u rsu i n g   th e   B. En g .   d e g re e   i n   c o m p u ter  e n g i n e e rin g   fr o m   t h e   S h a h   a n d   A n c h o r  Ku tc h h i   E n g i n e e rin g   Co ll e g e ,   I n d ia.  He r  g e n e r a l  a re a   o f  re se a r c h   in c lu d e s   d a ta  m in i n g ,   d a tab a se s,  a n d   d a ta  m in i n g   in   a g ric u lt u re .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :   g a n g a . p isk a 1 5 9 9 3 @s a k e c . a c . in .         S wa r a li   J a n a ska r           is  p u rsu i n g   th e   B. En g .   d e g re e   in   c o m p u ter   e n g in e e rin g   fro m   th e   S h a h   a n d   An c h o r  K u tch h i  En g i n e e rin g   Co ll e g e ,   In d ia.  He r  g e n e ra l  a re a   o f  re se a rc h   in c lu d e s  d a ta  m in in g   a n d   d a ta   m in in g   i n   a g ricu lt u re .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   sw a ra li . jan a sk a r1 5 7 9 0 @s a k e c . a c . in .         O ja s  Cha n d g a d k a r           is   p u rsu i n g   th e   B. E n g .   d e g re e   in   c o m p u te r  e n g in e e rin g   fr o m   th e   S h a h   a n d   An c h o r  Ku tch h i  En g i n e e rin g   C o ll e g e ,   I n d ia.  His   g e n e ra l  a re a   o f  re se a rc h   in c lu d e s  m a c h in e   lea rn in g ,   d a tab a se s,  a n d   d a ta  m in in g   in   a g ricu lt u re .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  o jas . c h a n d g a d k a r 1 5 9 8 8 @s a k e c . a c . in .         Pa r a s  B h a ws a r           is   p u rsu i n g   t h e   B. E n g .   d e g re e   i n   c o m p u ter   e n g in e e rin g   fr o m   t h e   S h a h   a n d   An c h o r  Ku tc h h i   En g in e e rin g   Co ll e g e ,   In d ia.  His  g e n e r a l  a re a   o f  re se a r c h   in c lu d e s   m a c h in e   lea rn in g   a n d   d a ta  m in in g   i n   a g ricu lt u re .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :   p a ra s.b h a ws a r1 5 4 8 9 @s a k e c . a c . in .         Pi n k i  Pr a k a s h   Vishwa k a r m a           h a s  re c e iv e d   th e   P h . D .   d e g re e   fro m   th e   K  L   Un iv e rsity ,   In d ia.  S h e   is  a n   a ss o c iate   p ro fe ss o r  i n   t h e   De p a rtme n t  o f  C o m p u ter  En g in e e ri n g ,  S h a h   a n d   An c h o r  K u tch h i  En g in e e rin g   Co ll e g e ,   M u m b a i,   a ffil iate d   to   Un i v e rsity   o f  M u m b a i,   In d ia.  He r  g e n e ra l  a re a   o f  re se a rc h   in c l u d e s  m o b il e   c o m m e rc e ,   d a ta  m in in g ,   d a ta b a se s,  d a ta   a n a ly ti c s  i n   se c u re   tran sa c ti o n ,   a n d   d a ta  m i n in g   in   a g ricu lt u re .   S h e   h a s   p u b l ish e d   se v e ra l   p a p e rs  in   re fe re e d   jo u r n a l  a n d   c o n fe re n c e   p ro c e e d in g s .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   p in k i. v ish wa k a rm a @s a k e c . a c . in .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.