I A E S   I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - A I )   V ol . 13, No. 4,  D e c e m be r   2024, pp.  4138 ~ 4146   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v 13 .i 4 .pp 4138 - 4146          4138     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   S e e d i n g   p r e c i si on :   a   m as k   r e gi on   b as e d   c on vol u t i on al   n e u r al   n e t w or k s   c l ass i f i c at i on   ap p r oac h   f or   t h e   c l ass i f i c at i on   of   p ad d y   se e d s       R aj as h r e e   N a m b ia r 1, 2 ,   R an j it h   B h at 1, 2 ,   V ar u n a   K u m ar a 2, 3   1 D e pa r t m e nt   of   R obot i c s   a nd   A r t i f i c i a l   I nt e l l i ge nc e   E ngi ne e r i ng,   N M A M   I ns t i t ut e   of   T e c hnol ogy ,   N I T T E   ( D e e m e d   to   be   U ni ve r s i t y) ,   N i t t e ,   K a r na t a ka ,   I ndi a   2 F a c ul t y   of   E ngi ne e r i ng   a nd   T e c hnol ogy ,   J A I N   ( D e e m e d   to   be   U ni ve r s i t y) ,   B e n ga l ur u,   I ndi a   3 D e pa r t m e nt   of   E l e c t r oni c s   a nd   C om m uni c a t i on   E ngi ne e r i ng,   M oodl a ka t t e   I ns t i t ut e   of   T e c hnol ogy,   K unda pur a ,   I ndi a       A r t ic le   I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le   h is to r y :   R e c e iv e d   F e b 23, 2024   R e vi s e d   J un 25, 2024   A c c e pt e d   J un 28, 2024       The   generation   of   sufficient   training   data   that   is   accurately   labelled   for   a   deep   neural   network   involves   a   significant   amount   of   effort   and   freq uently   constit utes   a   bottleneck   in   the   implementation   process.   For   the   purp ose   of   this   research,   we   are   training   a   neural   network   model   to   perform   in stance   segmentation   and   classifi cation   of   crop   seeds   for   various   rice   cultivars .   Synthetic ally   construct ed   dataset   is   used   here.   The   concept   of   domain   randomizatio n,   which   offers   a   productive   alternati ve   to   th e   laborious   p rocess   of   data   annotati on,   serves   as   the   basis   for   our   methodology.   We   make   use   of   the   domain   randomizatio n   technique   in   order   to   produce   synthetic   da ta,   and   the   mask   region - based   convolut ional   neural   network   (Mask   R - CNN)   architectu re   is   utilized   in   order   to   train   our   neural   network   mod els.   A   cultivar   name   is   used   to   designate   the   seeds,   and   they   are   differentiate d   from   one   another   using   colors   that   are   comparable   to   those   used   in   the   actual   dataset   of   paddy   cultivars .   Our   mission   focuses   on   the   identifica ti on   and   categorizati on   of   rice   paddy   varieties   within   automati cally   ge nerated   photographs.   Farmer s   are   able   to   accurately   sort   crop   se eds   from   a   var iety   of   rice   cultivars   with   the   use   of   this   approach,   which   is   particularly   use ful   for   phenotyping   and   optimizing   yields   in   laborator y   settings.     K e y w o r ds :   B ounding   box   M a s k   r e gi on   ba s e d   c onvolut io na l   ne ur a l   ne twor ks   P a ddy   c la s s if ic a ti on     R e gi on   of   in te r e s t     S ynt he ti c   da ta   This   is   an   open   access   article   under   the   CC   BY - SA   license.     C or r e s pon di n g   A u th or :   R a nj it h   B ha t   D e pa r tm e nt   of   R obot ic s   a nd   A r ti f ic ia l   I nt e ll ig e nc e   E ngi ne e r in g,   N M A M   I n s ti tu te   of   T e c hnol ogy   N I T T E   ( D e e m e d   to   be   U ni ve r s it y)   N it te ,   K a r ka la   T a lu k,   U dupi ,   K a r na t a ka   574110,   I ndi a   E m a il :   r a nj it hbha t@gma il .c om       1.   I N T R O D U C T I O N   D e e p   le a r ni ng   ha s   ga in e d   popula r it y   in   bot h   th e   s c ie nt if ic   a nd   in dus tr ia l   s phe r e s .   D e e p - le a r ni ng   m e th ods ,   s uc h   as   c onvolut io na l   ne ur a l   ne twor ks   ( C N N s )   [ 1] ,   a r e   e xt e ns iv e ly   e m pl oye d   in   c om put e r   vi s io n   f or   ta s ks   li ke   im a ge   c la s s if ic a ti on,   obj e c t   de te c ti on,   a nd   s e m a nt ic   as   w e ll   as   in s ta nc e   s e gm e nt a ti on   [ 2] – [ 4] .   U s in g   th e s e   m e th od s   ha s   a l s o   a f f e c te d   a gr ic ul tu r e .   A c c or di ng   to   K a m i la r is   a nd  B ol dú   [ 5] ,   im a ge - ba s e d   phe not ypi ng   de te c ts   w e e ds ,   a gr ic ul tu r a l   di s e a s e s ,   a nd  f r ui ts .   D e e p   le a r ni ng   c om pl e m e nt s   th e   s e c to r ' s   [ 6]   a bunda nt     hi gh - c ont e xt   da ta .   H ow e ve r ,   de e p   le a r ni ng   r e qui r e s   c ons id e r a bl e   la be ll e d   da ta   pr e pa r a ti on.   As   of   2012,   I m a ge N e t   ha s   1.2   m il li on   tr a in in g   im a ge s   a nd   150,000   va li da ti on/ te s t   im a ge s   w it h   ha nd   c a te gor iz a ti on   [ 7] .   328,000   pi c tu r e s   w it h   2.5   m il li on   ta gge d   obj e c t s   f r om   91   c a te g or ie s   w e r e   u s e d   f or   th e   2014   c om m on  obj e c t s   in   c ont e xt   ( C O C O )   obj e c t  de te c ti on  ta s k  [ 8] .   T hi s   a nnot a ti n g   th e   da ta s e t   or de r   m a y   be   c ha ll e ngi ng   f o r   a   r e s e a r c he r .   A gr ic ul tu r e   r e s e a r c h   r e v e a ls   th a t   a   gr a in   he a d   de te c ti on   ne twor k   m a y   be   tr a in e d   w it h   52   phot os   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       Se e di ng pr e c i s io n:  a m as k  r e gi on bas e d c on v ol ut io nal  ne ur al  n e tw or k s   ... ( R aj as hr e e  N am bi a r )   4139   a ve r a gi ng   400   obj e c ts   pe r   im a ge   [ 9 ]   a nd   a   c r op   s te m   de te c ti o n   ne twor k   w it h   822   im a ge s   [ 10] .   T he s e   c a s e   s tu di e s   d e m ons tr a te   th a t   I m a ge N e t   c la s s if ic a ti on   a nd   C O C O   de te c ti on   r e qui r e   m or e   d a ta   th a n   s p e c ia li z e d   w or k.   W hi le   dom a in   a da pt a ti on   a nd   a c ti ve   le a r ni ng   a r e   us e d   in   pl a nt /b io   s c ie nc e   a ppl ic a ti ons   to   c ut   la bor   c os ts ,   r e s e a r c he r s   f in d   a nnot a ti ng   unpl e a s a nt   be c a us e   it ' s   li ke   r u nni ng   a   m a r a th on   w it hout   a   ta r ge t   [ 11] – [ 13] .   T he   s im 2r e a l   tr a ns f e r ,   or   le a r ni ng   f r om   s ynt he ti c   im a ge s ,   r e duc e s   m a nua l   a nnot a ti ons .   T r a in in g   da ta   f or   pl a nt   im a ge   a na ly s is   w a s   pr e pa r e d   s im il a r ly .   U s in g   s ynt h e ti c   pl a nt   m ode ls ,   I s oka ne   et   al .   [ 14]   pr e di c te d   br a nc hi ng   pa tt e r n,   w hi le   s e ve r a l  r e s e a r c he r s   [ 15] ,   [ 16]   ge ne r a te d   r e a li s ti c   im a ge s   f r om   ge ne r a te d   da ta s e ts   us in g   ge ne r a ti ve   a dve r s a r ia l  ne twor k  ( G A N ) .   G A N - ge ne r a te d   i m a ge s   w e r e   us e d   to   tr a in   a   ne ur a l   ne twor k   f or   A r a bi dops is   le a f   c ount in g   by   G iu f f r id a   et   al .   [ 17] .   S i m il a r   to   A r s e novi c   et   al .   [ 18]   S ty le G A N 28  c r e a te d  pl a nt   di s e a s e   c la s s if ic a ti on  tr a in in g  pi c tu r e s .   H ow e ve r ,   s im 2r e a l   g e n e r a te s   ne a r ly   li m it le s s   tr a in in g   da ta .   To   br id ge   th e   s im 2r e a l   ga p,   dom a in   r a ndomi z a ti on   tr a in s   de e p   n e twor ks   w it h   e nor m ous   va r ia nt s   of   s ynt he ti c   im a ge s   w it h   r a ndoml y   s e le c te d   phys ic a l   a tt r ib ut e s .   D om a in   r a ndomi z a ti on   is   r e la te d   to   da ta   a ugm e nt a ti on   ( e .g.,   r a ndoml y   f li ppi ng   a nd   r ot a ti ng   pho to gr a phs ) ,   but   th e   s ynt he ti c   e nvi r onm e nt   can   r e f le c t   va r ie ty   unde r   num e r ous   s c e na r io s ,   unl ik e   ge nui ne   im a ge s .   T he   c onve nt io n a l   a ppr oa c h,   as   s how n   in   F ig ur e   1,   in vol ve s   m a nua ll y   la be li ng   phot os   to   c r e a te   th e   tr a in in g   da ta s e t.   In   c ont r a s t,   our   s ugge s t e d   m e th od   e li m in a te s   th is   s te p   by   ut il iz in g   a   s ynt he ti c   da ta s e t   f or   th e   c r op   s e e d   in s ta nc e   s e gm e nt a ti on   m ode l.             F ig ur e   1.   O ve r vi e w   of   th e   s ugge s te d   tr a in in g   pr oc e dur e   f or   s e e d   in s ta nc e   s e gm e nt a ti on       T hi s   a ppr oa c h   in vol ve s   tr a in in g   de e p   ne ur a l   ne twor k   m ode ls   to   pe r f or m   th e   in tr ic a te   ta s k   of   in s ta nc e   s e gm e nt a ti on,   w he r e in   in di vi dua l   s e e d s   a r e   c la s s if ie d   a nd   pr e c is e ly   lo c a li z e d   w it hi n   im a ge s .   By   le ve r a gi ng   s ynt he ti c a ll y   ge ne r a te d   d a ta s e t s   a nd   r a ndomi z a ti on   te c hni qu e s ,   we   can   c r e a t e   a   r obus t   a nd   v e r s a ti le   tr a in in g   e nvi r onm e nt   f or   th e s e   m ode ls .   T he   be n e f it s   of   pa ddy   s e e d   c la s s if ic a ti on   us in g   de e p   le a r ni ng   a r e   m a ni f ol ds .   It   not   onl y   s ig ni f ic a nt ly   r e duc e s   th e   la bor   a nd   time   r e qui r e d   f or   s e e d   s or ti ng   but   a ls o   e ns ur e s   c on s is te n c y   a nd   pr e c is io n   in   th e   c la s s if ic a ti on   pr oc e s s .   M or e ove r ,   it   ha s   th e   pot e nt ia l   to   im pr ove   c r op   m a na ge m e nt   pr a c ti c e s ,   as   a c c ur a te   c ul ti va r - le ve l   s e e d   da ta   can   in f or m   de c is io ns   r e la t e d   to   pl a nt in g,   f e r ti li z a ti on,   a nd   pe s t   c ont r ol .   M a ny   s tu di e s   h a ve   f ound   th a t   us in g   s e e d   w id th   as   a   pr im a r y   pa r a m e te r   in c r e a s e s   r ic e   out put .   T he   f oc u s   on   m or phol ogi c a l   s e e d   tr a it s   s how s   pr om is e   f or   im pr ovi ng   a gr ic ul tu r a l   pr oduc ti vi ty   a nd   p r om ot in g   bi ol ogi c a l   r e s e a r c h.   It   is   im por ta nt   to   r e m e m be r ,   ne v e r th e le s s ,   th a t   m a ny   e a r li e r   r e s e a r c he s   e va lu a te d   s e e d   f or m   us in g   qua li ta ti ve   m e a s ur e s ,   V e r ni e r   c a ll ip e r s ,   or   m a nua ll y   a nnot a ti n g   im a ge s   us in g   im a ge - pr oc e s s in g   to ol s .   T hi s   phe not ypi ng   pr oc e dur e   m a y   le a d   to   qua nt if ic a ti on   m is ta ke s   th a t   di f f e r   a m ongs t   a nnot a to r s   a nd   is   of te n     la bor - in te ns iv e .       2.   R E L A T E D   WO R K S   W id ia s tu ti   et   al .   [ 19]   s ugge s ts   th a t   r ic e   s e e d   qua li ty   is   tr a di ti ona ll y   de te r m in e d   by   hum a n   vi s ua l   a s s e s s m e nt .   T hi s   m e th od   is   hi ghl y   s ubj e c ti ve   w he n   c om p a r in g   r ic e   va r ie ti e s   w it h   s im il a r   phys ic a l   f e a tu r e s .   T he   r e s e a r c h   r e c om m e nd s   f la tb e d   s c a nni ng   a nd   di gi ta l   im a ge   pr oc e s s in g   to   a s s e s s   r ic e   s e e d   pur it y   to   ove r c om e   th is   ba r r ie r .   A   f ie ld - ba s e d   gr ow   out   te s t   ( G O T )   va li da te s   r ic e   s e e d   s ha pe   a na ly s i s   in   th is   m e th od.   An   a na ly s is   of   th e   14   m or phol ogi c a l   qua li ti e s   f ound   r e la ti on s hi ps   in   onl y   s ix   a r e a ,   f e r e t,   m in im um   f e r e t,   a s pe c t   r a ti o,   r oundne s s ,   a nd   s ol id it y.   G r ow in g   m e th ods ,   ha r ve s ti ng,   s hi ppi ng,   a nd   pos t - ha r ve s t   pr oc e s s in g   can   a f f e c t   s e e d   pur it y.   In   a ddi ti on   to   qua li ty ,   s e e d   c e r ti f ic a te   la be l s   m us t   c le a r ly   di s pl a y   s e e d   pur it y   va lu e s .   T he   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol .  13 , N o.  4 ,  D e c e m be r  2024 :  4138 - 4146   4140   pr opos e d   m e th od   [ 20]   im pr ove s   r ic e   s e e d   pur it y   te s ti ng   due   to   i ts   s pe e d   a nd   c o s t,   gr ow - out   te s t   de pe nda bi li ty .   It   can   be   di f f ic ul t   to   di s ti ngui s h   b e twe e n   s e e d s   w it h   th e   s a m e   m or phol ogy   dur in g   pur it y   te s ti ng.   M ol e c ul a r   a ppr oa c he s   a r e   be in g   s tu di e d   to   di f f e r e nt ia te   s uc h   s e e d s   as   a   tr e a tm e nt .   T he   m e th od   in   A dj e m out   et   al .   [ 21] ,   e m pl oys   m a c hi ne   le a r ni ng   a nd   im a g e   pr oc e s s in g   a lg or it hm s   to   c a te gor ie s   w hol e   a nd   br oke n   r ic e   by   how   w e ll   th e y   m e e t   na ti ona l   r ic e   qua li ty   s ta nda r ds .   T he   obj e c ts   a r e   c la s s if ie d   us in g   C N N   te c hnol ogy.   T h e   im a ge   da ta ba s e   us e d   in   th i s   s tu dy   c ont a in s   s e lf - c ol le c te d   phot os   of   L oc   T r oi   20   br e e d   r ic e   f or m s .   T he   phot os   w e r e   ta ke n   w it h   a   S ony   Z1   s m a r tp hone ' s   20.7   MP   c a m e r a .   T he   e xpe r im e nt s   r e ve a l   th a t   c onvolut io na l   ne ur a l   ne twor ks   ha ve   99.16%   pr e c is io n.   S on   et   al .   [ 22]   in tr oduc e d   de e p - r ic e ,   a   ne w   r ic e   e va lu a ti on   m e th od.   It   e xt r a c ts   di s ti ngui s hi ng   a tt r ib ut e s   f r om   r ic e   phot o   pe r s pe c ti ve s   us in g   a   m ul ti - vi e w   C N N   a r c hi te c tu r e .   A ddi ti ona ll y,   it   us e s   a   r e de s ig ne d   S of tM a x   lo s s   f unc ti on   to   o pt im iz e   C N N   pa r a m e te r s .   T hi s   c r e a te d   a   ne w   r ic e - r a ti ng   a lg or it hm   unde r   de e p - r ic e ,   th is   s ol v e s   r ic e   gr a di ng   pr obl e m s   us in g   d e e p   r e s id ua l   ne twor ks   a nd   de e p   le a r ni ng.   W ij e r a th na   a nd   R a na th ung a   [ 23]   de s c r ib e s   a   c o m put e r   vi s io n   a nd   im a g e   pr oc e s s in g   s ys te m   f or   r ic e   s e e d   pr oduc ti on   th a t   a ut om a ti c a ll y   c la s s if ie s   r ic e   ty pe s .   S in c e   r ic e   s e e ds   f r om   di f f e r e nt   va r ie ti e s   m ig ht   lo ok   id e nt ic a l   in   c ol or ,   s ha pe ,   a nd   te xt ur e ,   c a te gor iz in g   th e m   c or r e c tl y   is   di f f ic ul t.   T he   s tu dy   e va lu a te d   f e a tu r e   e xt r a c ti on   m e th ods   to   por tr a y   r ic e   s e e ds   [ 24] .   T he y   a ls o   te s te d   pow e r f ul   c la s s if ie r s '   pe r f or m a nc e   w it h   th e s e   e xt r a c t e d   a tt r ib ut e s   to   s e le c t   th e   m o s t   tr us twor th y   c la s s if ie r .   T he   r e s e a r c h   s ho w e d   th a t   th e ir   r a ndom   f or e s t   ( R F )   c a te gor iz a ti on   te c hni que   ha d   an   a ve r a ge   a c c ur a c y   r a te   of   90.54   [ 25] ,   [ 26] .   T he   a va il a bi li ty   of   di ve r s e   c ul ti va r s   in   di f f e r e nt   pl a c e s   m a ke s   da ta   c ol le c ti ng   f or   th is   s tu dy   di f f ic ul t.       3.   M E T H O D   F our   s te ps   a r e   s ugge s te d   in   th e   m ode l   f lo w   c ont r ib ut in g   to   th e   de ve lo pm e nt   of   a   de pe nda bl e   m e c ha ni s m   f or   c la s s if yi ng   s e e d s   as   s how n   in   F ig ur e   2.   T he   in it ia l   pa ddy   s e e d   da ta s e t   c om pr is e s   G id da ,   J a ya ,   J yot hi ,   a nd   M4   pa ddy   s e e ds .   T he   di ve r s e   r a nge   of   da ta   in   th is   da ta s e t   e na bl e s   our   pr ogr a m m e   to   a c c ur a te ly   di s ti ngui s h   be twe e n   di f f e r e nt   ty pe s   of   s e e ds .           F i g u r e   2.   P r o p o s e d   a r c h i t e c t u r e   of   p a d d y   s e e d   c l a s s i f i c a t i o n       C r e a ti ng   a   c om pr e he ns iv e   da ta ba s e   of   s e e d   im a ge s   is   c r uc ia l   f or   doi ng   f ur th e r   da ta   c ol le c ti ng.   T hi s   pool   s e r ve s   as   th e   f r a m e w or k   f or   s ynt he ti c   im a ge s ,   w hi c h   a r e   an   e s s e nt ia l   to ol   f or   r e s e a r c h   pur pos e s .   We   e m pl oy   dom a in   r a ndomi z a ti on   to   ge ne r a te   a   s e t   of   2,000   s ynt he ti c   i m a ge s ,   w it h   1,400   im a ge s   de s ig na t e d   f or   tr a in in g   pur pos e s   a nd   600   im a ge s   r e s e r ve d   f or   te s ti ng.   S ubs e que nt ly ,   th e   a r ti f ic ia l   da ta s e t   is   e m pl oye d   to   tr a in   th e   m ode l   us in g   th e   m a s k   r e gi on - ba s e d   c onvolut io na l   ne ur a l   ne twor k   ( M a s k   R - C N N )   m e th odol ogy.   T hi s   s ta ge   e na bl e s   our   m ode l   to   r e c ogni z e   a nd   c la s s if y   s e e ds ,   pr ovi di ng   pr e di c ti ons   th a t   in c lu de   th e   s e e d   na m e ,   as   w e ll   as   th e   bounding   box   a nd   ove r la y   c ol or .   U lt im a te ly ,   th e   m ode l   und e r goe s   r ig or ous   te s ti ng   to   a s s e s s   its   e f f ic a c y   a nd   s ui ta bi li ty   in   r e a l - w or ld   s c e na r io s .   T h e   pe r f or m a nc e   of   th e   s y s te m   can   be   e va lu a te d   in   m a ny   c ont e xt s   u s in g   a s s e s s m e nt   te c hni que s   th a t   c on s id e r   bot h   s ynt he ti c   a nd   r e a l - w or ld   da ta s e t s .   T he   a r c hi te c tu r e   of   th e   M a s k   R - C N N   m ode l   is   il lu s tr a te d   in   F ig ur e   3.   R e gi on   of   in te r e s t   a li gn   ( R oI A li gn)   a im s   to   e xt r a c t   a   s m a ll ,   f ix e d - s iz e   f e a tu r e   m a p   ( li ke   H ×W )   f r om   each   r e gi on   of   in te r e s t   w it h   s ub - pi xe l   a c c ur a c y,   im pr ovi ng   u pon   th e   ol de r   R oI   pool in g  m e th od   by   a voi di ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       Se e di ng pr e c i s io n:  a m as k  r e gi on bas e d c on v ol ut io nal  ne ur al  n e tw or k s   ... ( R aj as hr e e  N am bi a r )   4141   qua nt iz a ti on   e r r or s .   In   ( 1 )   is   t he   r e pr e s e nt a ti on   of   in te r po la te d   f e a tu r e   va lu e   at   a   s pe c if ic   lo c a ti on   ( , )   w it hi n   th e   out put   f e a tu r e   m a p   of   th e   R oI .     ( , ) = ∑ ( , ) . ( 0 , 1 −   | − | ) . ,   ( 0 , 1 −   | − | )     ( 1)     W he r e   ∑   , is   a   s um m a ti on   ove r   th e   ne ig hbor hood   of   th e   poi nt   ( , )   in   th e   in put   f e a tu r e   m a p.   A nd   we   c ons id e r   th e   va lu e s   of   ne ig hbor in g   poi nt s   ( , )   in   th e   or ig in a l   f e a tu r e   m a p.   ( , )   is   th e   f e a tu r e   va lu e   lo c a te d   at   ( , )   in   th e   in put   f e a tu r e   m a p   f r om   w hi c h   we   a r e   tr yi ng   to   e xt r a c t   th e   R oI .   m a x ( 0 , 1 −   | − | )   a nd   m a x ( 0 , 1 −   | − | )   c a lc ul a te   th e   bi li ne a r   in te r pol a ti on   w e ig ht s .   To   de te r m in e s   th e   c la s s   as   m e nt io ne d   in   ( 2 ) ,   we   us e   th e   S of tM a x   a c ti va ti on   f unc ti on   w it h   w e ig ht   W   a nd   bi a s   b .   H e r e ,   ∆   is   th e   pr e di c te d   of f s e ts   in   ( 3 ) .     =  ( . + )   ( 2)     ∆ =   ′ . + ′   ( 3)     H e r e ,   in   ( 4 )   out li ne s   a   c om m on   pa tt e r n   in   d e e p   le a r ni ng,   e s pe c ia ll y   in   ta s ks   r e la te d   to   c om put e r   vi s io n   a nd   pa tt e r n   r e c ogni ti on,   w he r e   x   w oul d   be   a   m ul ti - di m e ns io na l   a r r a y   (a   te ns or )   r e pr e s e nt in g   th e   im a ge   da ta   a nd   M   is   th e   c onvolut e d   out put   th r ough   a   s e r ie s   of   C N N   la y e r s   w it h   a   s ig m oi d   a c ti va ti on   f unc ti on.       = ( ( ) )   ( 4)           F ig ur e   3.   M a s k   R - C N N   m ode l   s tr uc tu r e       3.1.    C ol le c t in g   p ad d y   s e e d s   f or   d at as e t   We   c a r e f ul ly   c ol le c te d   a   da ta s e t   of   f our   pa ddy   s e e d   c la s s e s   to   s e gm e nt   c r ops .   T he s e   c la s s e s   r e pr e s e nt   K a r na ta ka   pa ddy   s e e d   va r ie ti e s   G id da ,   J a ya ,   J yot h i,   a nd   M 4.   O ur   s e gm e nt a ti on   m ode l   w il l   be   tr a in e d   on   th is   c a r e f ul ly   c ur a te d   da ta s e t   to   r e li a bl y   id e nt if y   a n d   c a te gor ie s   pa ddy   s e e d   c la s s e s   in   a gr ic ul tu r a l   phot ogr a phy.     3.2.    S yn t h e t ic   im age   ge n e r at io n ,   p r e p r oc e s s in g   an d   t r ai n in g   We   a ppl ie d   c ut ti ng - e dge   dom a in   r a ndomi z a ti on   to   opt i m iz e   our   M a s k   R - C N N   m ode l   f or   pa ddy   s e e d   c la s s if ic a ti on   vi a   s ynt he ti c   pi c tu r e   s ynt he s is .   T hi s   m e th od   us e s   f our   r ic e   s e e d   ty pe s ,   a   va r ie d   s e e d   pool ,   a nd   r e s iz in g   th e   phot ogr a phs   to   1024 × 1024   pi xe l s .   S ta r ti ng   w it h   th is   s e e d   pool ,   we   c r e a te d   a   hug e   da ta s e t   of   2,000   m e ti c ul ous ly   c r e a te d   s ynt he ti c   phot os   f or   tr a in in g   a nd   te s ti ng   our   m ode l.   D om a in   r a ndomi z a ti on   is   us e d   to   tr a in   a   ne ur a l   ne twor k   c la s s if ie r   th a t   e qua ls   th e   pe r f or m a nc e   of   c ur r e nt   m ode ls   tr a in e d   ju s t   on   a c tu a l   da ta s e ts ,   de m on s tr a ti ng   its   ve r s a ti li ty   a nd   e f f ic a c y.   O ur   a r e a   of   r a ndomi z a ti on   e xpe r im e nt   s how e d   th a t   s ubj e c t   va r ie ty   is   m or e   r e le va nt   th a n   s e c ond a r y   c r it e r ia   li ke   il lu m in a ti on   a nd   te xt ur in g   in   de te r m in in g   m ode l   c or r e c tn e s s .   M a s k   R - C N N   w it h   K e r a s   or   T e ns or F lo w   w a s   e m pl oye d   f or   s e e d   c la s s if ic a ti on.   T h e   r e pos it or y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol .  13 , N o.  4 ,  D e c e m be r  2024 :  4138 - 4146   4142   s e tu p   ne twor k   de s ig ns   a nd   lo s s   f unc ti ons   w e r e   e m pl oye d.   F e a tu r e s   w e r e   e xt r a c te d   u s in g   R e s N e t1 01,   a   r e s id ua l   ne twor k   in it ia li z e d   us in g   MS   C O C O   d a ta s e t   w e ig ht s   [ 27] .   N e xt ,   we   f in e - tu ne d   our   c ount e r f e it   s e e d   pi c tu r e   da ta s e t   us in g   10   tr a in in g   e po c hs   w it h   100   s te ps   pe r   e po c h   a nd   0.001   le a r ni ng   r a te .   1,400   im a ge s   w e r e   us e d   f or   tr a in in g   a nd   a m ong   th e   400   im a ge s   f r om   th e   600   in   t he   s ynt he ti c   da ta s e t,   w e r e   us e d   f or   va li da ti on   a nd   200   f or   te s ti ng   pur pos e s .   It   is   not e w or th y   th a t   we   a voi de d   us in g   pi c tu r e   e nha nc e m e nt   w h e n   tr a in in g.   T he   a r ti f ic ia l   tr a in in g   da ta   m a in ta in e d   a   1024 × 1024   pi c tu r e   s iz e   c on s ta nt ly .     3.3.    R e al t im e   d at as e t   f or   m od e l   e val u at io n   We   put   th e   M a s k   R - C N N   m od e l   in   in f e r e nc e   m ode   a nd   va li da te d   it   us in g   our   va li da ti on   da ta s e t   to   a ppr opr ia te ly   a s s e s s   its   pe r f or m a nc e .   A   c om pr e he ns iv e   va li da ti on   a ppr oa c h   le t s   us   a s s e s s   th e   m ode l' s   a c c ur a c y   a nd   dur a bi li ty   in   r e a l - w or ld   s it ua ti ons .   We   s e le c te d   a   uni que   da ta s e t   of   10   im a ge s   of   s e e ds   f r om   4   pa ddy   r ic e   ki nds   f or   r e a l - w or ld   te s ti ng.   R e a l - w or ld   pi c tu r e s   a r e   a lwa ys   1024 × 1204   pi xe l s   a nd   f ol lo w   s ta nda r d   pr opor ti ons .   O ur   r e a l - w o r ld   da ta s e t   ha s   20   im a ge s   w it h   10   s e e ds   e a c h.   O ur   s ys te m   a c c ur a te ly   pr e di c ts   a nd   la be ls   e a c h   s e e d   w it h   its   c ul ti va r   na m e   a nd   c ol or - c ode s   each   s e e d   va r ie ty   in   th e   phot o.   O ur   m ode l' s   f in a l   te s t   is   th is   r e a l - time   da ta s e t,   w hi c h   pr ove s   its   e f f ic a c y   a nd   r e li a bi li t y   in   r e a l - w or ld   s it ua ti ons .       4.   R E S U L T S   AND   D I S C U S S I O N S   U nde r s ta ndi ng   th e   f e a tu r e s   ne e de d   to   s uc c e s s f ul ly   r e pl ic a te   r e a l - w or ld   da ta s e ts   is   e s s e nt ia l   to   unde r s ta nd   s ynt he ti c   da ta ' s   va lu e   in   de e p   le a r ni ng.   O ur   m a jo r   f ounda ti on   w a s   th a t   th e   ne ur a l   n e twor k   m us t   le a r n   to   de te c t   a nd   s e pa r a te   r a ndoml y   in s e r te d   or   ove r la pp in g   s e e d s   in to   obj e c t s   dur in g   s e e d   in s ta nc e   s e gm e nt a ti on.   W hi le   d e s ig ni ng   our   s ynt h e ti c   pi c tu r e   c ol le c ti on,   we   pr io r it iz e d   s e e d   or ie nt a ti ons   ove r   s e e d   te xt ur e s .   T h e   num be r   of   im a g e s   in   th e   tr a in in g   da t a s e t   a nd   th e   r e s ol ut io n   a nd   va r ia nc e   of   th e   s e e d   im a ge s   us e d   to   pr oduc e   s ynt he ti c   im a ge s   w e r e   e xpe c t e d   to   s ig ni f ic a nt ly   a f f e c t   m ode l   pe r f or m a nc e .   P r ovi di ng   e xa c t   bounding   boxe s   a nd   m a s k s   f or   each   s e e d   it e m   a ll ow e d   our   m od e l   to   c or r e c tl y   de te c t   in s ta nc e s   in   th e   s uppl ie d   phot ogr a phs   a nd   s e gm e nt   each   s e e d.   To   tr a in   m a c hi ne   le a r ni ng   m ode ls   f or   c om put e r   vi s io n   a ppl ic a ti ons   li ke   im a ge   c a te gor iz a ti on,   obj e c t   r e c ogni ti on,   a nd   pi c tu r e   s ynt he s is ,   m a ny   s ynt he ti c   im a ge s   a r e   ne e de d.   S ynt he ti c   im a ge s   ge ne r a te d   as   in   F ig ur e   4   a r e   c r e a te d   by   a   m ode l   or   ot he r   m e a ns   r a th e r   th a n   us in g   r e a l - w or ld   da ta .           F ig ur e   4.   S ynt he ti c   im a ge   ge ne r a ti on   us in g   s e e d   im a ge   pool       M a s k   R - C N N   s e gm e nt s   pa ddy   s e e ds   pr e c is e ly .   T h e   m a s ks   c le a r ly   id e nt if ie d   phot o   s e e d   r e gi on s .   T hi s   s how s   how   th e   m ode l   a c c ur a te ly   di s pl a ys   a ll   4   ty pe s   of   s e e ds .   A c c ur a cy   a r ound   99 %,   f or   a ll   s e e d   va r ie ta ls   as   s how n   in   F ig ur e   5.   F or m   a nd   s iz e   of   s e e ds   ( gr a in s )   a f f e c t   c r op   qua li ty   a nd   pr oduc ti on.   O u r   w or kf lo w   a ll ow s   us   to   phe not ype   m a ny   s e e ds   w it hout   c on s id e r in g   or ie nt a ti on   dur in g   im a ge   a c qui s it io n .           F ig ur e   5.   R e a lt im e   s a m pl e s   a nd   th e   vi s ua li z e d   r a w   out put   s how in g   th e   a c c ur a c y       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       Se e di ng pr e c i s io n:  a m as k  r e gi on bas e d c on v ol ut io nal  ne ur al  n e tw or k s   ... ( R aj as hr e e  N am bi a r )   4143   A   c om pr e he ns iv e   a na ly s is   of   tr a in in g   a nd   va li da ti on   lo s s e s   w a s   pe r f or m e d   in   th e   pa ddy   c la s s if ic a ti on   s tu dy   f or   J a ya ,   G id da ,   J yot hi ,   a nd   M 4,   us in g   1 , 17 6,   1 , 159,   1 , 157,   a nd   1 , 152   s a m pl e s   di s tr ib ut e d   a c r os s   an   80: 20%   tr a in - te s t   s pl it .   T r a in /b ox_l os s ,   tr a in / s e g_l os s ,   tr a in /d f l_ lo s s ,   tr a in /c ls _l os s ,   a nd   va l/ box_los s ,   va l/ s e g_l os s ,   va l/ df l_ lo s s ,   a nd   va l/ c l s _l os s   w a s   e va lu a t e d.   T h e   r e s ul t s   pr ovi de d   in tr ig ui ng   m ode l   pe r f or m a nc e   in s ig ht s .   O ur   e xpe r im e nt a l   in ve s ti ga ti on   us e d   M a s k   R - C N N   as   th e   f unda m e nt a l   m e th od   f or   pi c tu r e   s e gm e nt a ti on,   be nc hm a r ki ng   it   a g a in s t   a   va r ie ty   of   s e gm e nt a ti on   m ode ls   in   T a bl e   1.   To   e va lu a te   each   m ode l' s   a bi li ty   to   s e gm e nt   c om pl ic a te d   im a ge s ,   th e   s tr uc tu r a l   s im il a r it y   in de x   m e a s ur e   ( S S I M ) ,   a c c ur a c y,   pr e c is io n,   r e c a ll ,   a nd   F1 - s c or e   w e r e   a s s e s s e d.   M a s k   R - C N N   a c hi e ve d   an   S S I M   s c or e   of   0.90,   de m ons tr a ti ng   its   a bi li ty   to   m a in ta in   s tr uc tu r a l   s im il a r it y   be tw e e n   s e gm e nt e d   pi c tu r e s   a nd   gr ound   tr ut h.   M a s k   R - C N N   s ur pa s s e d   its   c om pe ti to r s   w it h   0.95   a c c ur a c y,   0.94   pr e c is io n,   0.94   r e c a ll ,   a nd   0.94   F1 - s c or e ,   de m ons tr a ti ng   its   r e s il ie nc e   in   de te c ti ng   a nd   out li ni ng   obj e c ts   in   im a ge s .       T a bl e   1.   C om pa r a ti ve   a na ly s is   of   im a ge   s e gm e nt a ti on   m ode l s   b a s e d   on   S S I M   a nd   ot he r   pe r f or m a nc e   m e tr ic s   pr e s e nt in g   an   ove r vi e w   of   th e   pe r f or m a nc e   of   va r io us   s e gm e nt a ti on   m ode ls   a c r os s   m ul ti pl e   m e tr ic s   s uc h   as   S S I M ,   a c c ur a c y,   pr e c is io n,   r e c a ll ,   a nd   F1 - s c or e   M ode l   S S I M   A c c ur a c y   P r e c i s i on   R e c a l l   F1 - S c or e   R e m a r ks   U - N e t   [ 28]   0.85   0.92   0.90   0.89   0.89   H i gh   pr e c i s i on   in   bi om e di c a l   i m a ge   s e gm e nt a t i on.   F C N   [ 29]     0.83   0.90   0.88   0.87   0.87   G ood   f or   ge ne r a l   pur pos e s ,   ve r s a t i l e .   D e e pL a b   ( v3+)   [ 30]   0.88   0.93   0.91   0.92   0.91   C a pt ur e s   m ul t i s c a l e   i nf or m a t i on   e f f e c t i ve l y.   P S P N e t   [ 31]     0.86   0.91   0.89   0.90   0.89   E f f e c t i ve   gl oba l   c ont e xt   i nf or m a t i on.   S e gN e t   [ 32]   0.82   0.89   0.87   0.86   0.86   E f f i c i e nt ,   s ui t a bl e   f or   r e a l - time   a ppl i c a t i ons .   R e f i ne N e t   [ 33]     0.87   0.92   0.90   0.91   0.90   H i gh - r e s ol ut i on   i m a ge r y,   f i ne - gr a i ne d   s e gm e nt a t i on.   E ne t   [ 34]     0.80   0.88   0.85   0.84   0.84   O pt i m i z e d   f or   s pe e d,   r e a l - time   pr oc e s s i ng.   H R N e t   [ 35]     0.89   0.94   0.92   0.93   0.92   M a i nt a i ns   hi gh - r e s ol ut i on   r e pr e s e nt a t i ons   M a s k   R - C N N   [ 36]   0.90   0.95   0.94   0.94   0.94   S upe r i or   f or   i ns t a nc e   s e gm e nt a t i on   w i t h   hi gh   de t a i l .       H e r e ,   th e   T a bl e   2   s how s   c la s s   c or r e c tn e s s   a nd   F ig ur e   6   il lu s tr a te s   c onf us io n   m a tr ix .   T he s e   r e s ul ts   de m ons tr a te   M a s k   R - C N N ' s   r e m a r ka bl e   in s ta nc e   s e gm e nt a ti on   c a pa bi li ti e s ,   e s pe c ia ll y   in   hi gh - pr e c is io n   a nd   de ta il   s e tt in gs .   O ur   f in di ngs   d e m ons tr a te   M a s k   R - C N N ' s   c r uc ia l   r ol e   in   im a g e   s e gm e nt a ti on   te c hnol ogi e s ,   gi vi ng   ne w   in s ig ht s   f or   r e s e a r c he r s   a nd   pr a c ti ti one r s   us in g   de e p   le a r ni ng   f or   c om pl ic a te d   im a ge   pr oc e s s in g   a ppl ic a ti ons .         T a bl e   2.   A c c ur a c y   pr e di c ti on   f or   th e   s e pa r a te   4   c la s s e s   G id da ,   J a ya ,   J yot hi ,   a nd   M4   G r ound   t r ut h   M a s k   C ol or   P r e di c t e d   N a m e   A c c ur a c y   J a ya   Y e l l ow   J a ya   0.983   J yot hi   P i nk   J yot hi   0.998   G i dda   C ya n   G i dda   1.00   J a ya   V i ol e t   J a ya   0.992   G i dda   B l ue   G i dda   0.997   M4   Y e l l ow   M4   0.999   J a ya   O r a nge   J a ya   0.985           F ig ur e   6.   V is ua li z in g   th e   a c c ur a c y   of   c la s s if yi ng   J a ya ,   G id da ,   J yot hi ,   a nd   M4   us in g   c onf us io n   m a tr ix     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol .  13 , N o.  4 ,  D e c e m be r  2024 :  4138 - 4146   4144     A c r os s   th e   tr a in in g   pha s e ,   th e   m ode l   de m ons tr a te d   a   c ons is te nt   de c r e a s e   in   bot h   s e gm e nt a ti on   ( s e g_l os s )   a nd   c la s s if ic a ti on   ( c ls _l o s s )   lo s s e s .   T hi s   dow n w a r d   tr e nd   in   lo s s e s   in di c a te s   th a t   th e   m ode l   e f f e c ti ve ly   le a r ne d   to   di f f e r e nt ia te   be twe e n   th e   c la s s e s   a nd   s e gm e nt   th e   pa ddy   im a ge s   a c c ur a te ly .   N ot a bl y,   th e   box   lo s s   ( box_los s )   a ls o   e xhi bi te d   a   s im il a r   d e c r e a s in g   t r e nd,   hi ghl ig ht in g   th e   m ode l' s   pr of ic ie nc y   in   lo c a li z in g   a nd   pr e c is e ly   de li ne a ti ng   th e   pa ddy   a r e a s   w it hi n   th e   im a ge s .   D ur in g   va li da ti on,   th e   obs e r ve d   tr e nds   in   lo s s e s   w e r e   r e la ti ve ly   s ta bl e ,   a lb e it   w it h   m in or   f lu c tu a ti ons .   T he   va li da ti on   lo s s e s   c lo s e ly   m ir r or e d   th e   tr a in in g   lo s s e s ,   a f f ir m in g   th e   m ode l' s   ge ne r a li z a ti on   a bi li ty   a nd   r obus tn e s s   in   r e c ogni z in g   a nd   c la s s if yi ng   pa ddy   c la s s e s   uns e e n   dur in g   tr a in in g.   T he   m a r gi na l   f lu c tu a ti ons   in   va li da ti on   lo s s e s   m ig ht   in di c a te   a   s li ght   ove r f it ti ng   te nde nc y   or   th e   c om pl e xi ty   of   d is ti ngui s hi ng   c e r ta in   c la s s e s   w it hi n   th e   va li da ti on   s e t.   O ve r a ll ,   th e   m ode l' s   pe r f or m a nc e   s how c a s e s   pr om is in g   c a pa bi li ti e s   in   a c c ur a te ly   s e gm e nt in g   a nd   c la s s if yi ng   di f f e r e nt   pa ddy   va r ie ti e s .   T he   c ons is t e nt   r e duc ti on   in   lo s s e s   dur in g   tr a in in g,   c oupl e d   w it h   va li da ti on   lo s s e s   a li gni ng   c lo s e ly   w it h   tr a in in g   lo s s e s ,   s ig ni f ie s   th e   m ode l' s   c om pe te nc y   in   le a r ni ng   th e   di s ti nc ti ve   f e a tu r e s   of   each   c la s s .     4.1.    M e t r ic s   e val u at io n   4.1.1.   B in ar y   c la s s i f ic at io n   m e t r ic s   P r e c is io n   ( B )   a nd   r e c a ll   ( B )   m e tr ic s   w e r e   a s s e s s e d   to   m e a s ur e   th e   m ode l' s   p e r f or m a nc e   in   di f f e r e nt ia ti ng   be twe e n   bi na r y   c la s s e s .   P r e c is io n   ( B )   s ig ni f ie s   th e   a c c ur a c y   of   pos it iv e   c la s s   pr e di c ti ons ,   w hi le   r e c a ll   ( B )   ga uge s   th e   m ode l' s   a bi li ty   to   c a pt ur e   a ll   pos it iv e   in s ta nc e s   w it hi n   th e   da ta s e t.   A ll   th e   pl ot s   a r e   s how n   in   th e   F ig ur e   7.           F ig ur e   7.   P lo t   of   lo s s ,   pr e c is io n   a nd   r e c a ll   dur in g   tr a in in g   a nd   va li da ti on   f or   our   da ta s e t       4.1.2. M e an  ave r age  p r e c i s io n  m e t r ic s   T he   e va lu a ti on  m e a s ur e d  th e   m e a n  a ve r a g e   pr e c is io n  ( m A P )   a t  50%   in te r s e c ti on  ove r   uni on   ( m A P 50)   f or   bo th   bi na r y  ( B )   a nd  m ul ti c la s s   ( M )   s it ua ti ons .  T he s e   m e tr ic s   e va lu a te   th e   m ode l' s   pr e c is io n  in   id e nt if yi ng  a nd  c a te gor is in g  obj e c ts   a t  di f f e r e nt   in te r s e c ti on   ove r   uni on  th r e s hol ds .   T he   a c hi e v e d  m A P 50  s c or e s   f or   bot h  bi na r y  a nd   m ul ti c la s s   s c e na r io s   de m on s tr a te d  c ons is te nt   a nd  hi gh  va lu e s ,  in di c a ti ng  th e   m ode l' s   a c c ur a c y  in   lo c a li s in g  a nd  c l a s s if yi ng  obj e c t s   a t  va r io u s   th r e s hol ds .  T he   pl ot   a xe s   of   a r e   r e pr e s e nt e d  on t he  t op e a c h gr a ph obta in e d.       5.   C O N C L U S I O N   T he   m ode l' s   r obus t   pe r f or m a nc e   in   di f f e r e nt ia ti ng   pa ddy   ty pe s   is   de m ons tr a te d   by   bi na r y   a nd   m ul ti c la s s   c la s s if ic a ti on   m e tr ic s   in   th e   pr opos e d   w or k.   T he   m ode l' s   hi gh   pr e c is io n  a nd  r e c a ll   r a ti ngs   f o r   bi na r y   a nd   m ul ti c la s s   c la s s if ic a ti on s   s how   its   a bi li ty   to   a c c ur a te ly   id e nt if y   s pe c if ic   c la s s e s   w hi le   ba la nc in g   pos it iv e   c a s e s   a c r os s   th e   da t a s e t.   To   s ol ve   th is   c ha ll e nge ,   we   c r e a te d   s ynt he ti c   da ta s e ts   to   tr a in   th e   m ode l   a nd   te s t   it   us in g   a   va li da ti on   da ta s e t   us in g   dom a in   r a ndomi z a ti on.   T he   m ode l   can   s e gm e nt   th e s e   s e e ds   in to   in s ta nc e   s e gm e nt s   f r om   th e   v a li da ti on   da ta s e t,   w hi c h   c om pr is e s   s ynt he ti c a ll y   c r e a t e d   s e e ds   w it h   a ppr opr ia te   pr e c is io n   a nd   lo w   e r r or .   A ddi ti ona ll y,   th e   m ode l' s   s tr ong   m A P   m e tr ic s   at   va r ie d   in te r s e c ti on   ove r   uni on   th r e s hol ds   de m ons tr a te   its   a bi li ty   to   lo c a li s e   a nd   c a te gor is e   pa d dy   da ta   a c r o s s   c h a ngi ng   obj e c t   ov e r la p.   T he s e   c om pr e he ns iv e   e v a lu a ti ons   a nd   hi gh - pe r f or m a nc e   m e tr ic s   d e m ons tr a te   th e   m ode l' s   pa ddy   c la s s if ic a ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       Se e di ng pr e c i s io n:  a m as k  r e gi on bas e d c on v ol ut io nal  ne ur al  n e tw or k s   ... ( R aj as hr e e  N am bi a r )   4145   e f f ic a c y,   de m ons tr a ti ng   its   pot e nt ia l   f or   r e a l - w or ld   a ppl ic a ti ons   in   r e li a bl y   r e c ogni s in g   a nd   c a te gor is in g   va r ie d   r ic e   ki nds .   R e f in e m e nt   a nd   opt im is a ti on   c oul d   im pr ove   th e   m ode l' s   pe r f or m a nc e   a nd   us e f ul ne s s   in   a gr ic ul tu r e   or   a ut om a te d   c r op   m oni to r in g   s ys te m s .   R E F E R E N C E S   [ 1]   J.   H e a t on,   “ I a n   G oodf e l l ow ,   Y os hua   B e ngi o,   a nd   A a r on   C our vi l l e :   de e p   l e a r ni ng,”   G e ne t i c   P r ogr am m i ng   and   E v ol v abl e   M ac hi ne s ,   vol .   19,   no.   1 – 2,   pp.   305 – 307,   J un.   2018,   doi :   10.1007/ s 10710 - 017 - 9 314 - z.   [ 2]   O.   R onne be r ge r ,   P.   F i s c he r ,   a nd   T.   B r ox,   “U - N e t :   c onvol ut i ona l   ne t w o r ks   f or   bi om e di c a l   i m a ge   s e gm e nt a t i on,”   2015,   pp.   234 – 241 , doi :   10.1007/ 978 - 3 - 319 - 24574 - 4_28.   [ 3]   E.   S he l ha m e r ,   J.   L ong,   a nd   T.   D a r r e l l ,   “ F ul l y   c onvol ut i ona l   ne t w or ks   f or   s e m a nt i c   s e gm e nt a t i on,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   P at t e r n   A nal y s i s   and   M ac hi ne   I nt e l l i ge nc e ,   vol .   39,   no.   4,   pp.   640 – 651,   A pr .   2017,   doi :   10.1109/ T P A M I .2016.2572683.   [ 4]   K.   H e ,   G.   G ki oxa r i ,   P.   D ol l a r ,   a nd   R.   G i r s hi c k,   “ M a s k   R - C N N ,”   in   2017   I E E E   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   C om put e r   V i s i on   ( I C C V ) ,   I E E E ,   O c t .   2017,   pp.   2980 – 2988 , doi :   10.1109/ I C C V .2017.322.   [ 5]   A.   K a m i l a r i s   a nd   F.   X.   P .  - B ol dú,   “ D e e p   l e a r ni ng   in   a gr i c ul t ur e :   a   s ur ve y,”   C om put e r s   and   E l e c t r oni c s   in   A gr i c ul t ur e ,   vol .   147,   pp.   70 – 90,   A pr .   2018,   doi :   10.1016/ j .c om pa g.2018.02.016.   [ 6]   Y.   K a ne da ,   S.   S hi ba t a ,   a nd   H.   M i ne no,   “ M ul t i - m oda l   s l i di ng   w i ndow - ba s e d   s uppor t   ve c t or   r e gr e s s i on   f or   pr e di c t i ng   pl a nt   w a t e r   s t r e s s ,”   K now l e dge - B as e d   Sy s t e m s ,   vol .   134,   pp.   135 – 148,   O c t .   2017,   doi :   10.1016/ j .knos ys .2017.07.028.   [ 7]   O.   R us s a kov s ky   et   al . ,   “ I m a ge N e t   l a r ge   s c a l e   vi s u a l   r e c ogni t i on   c ha l l e nge ,”   I nt e r nat i onal   J our nal   of   C om put e r   V i s i on ,   vol .   115,   no.   3,   pp.   211 – 252,   D e c .   2015,   doi :   10.1007/ s 11263 - 015 - 0816 - y.   [ 8]   Y.   A yt a r   a nd   A.   Z i s s e r m a n,   “ I m m e di a t e ,   s c a l a bl e   obj e c t   c a t e gor y   de t e c t i on,”   in   2014   I E E E   C onf e r e nc e   on   C om put e r   V i s i on   and   P at t e r n   R e c ogni t i on ,   I E E E ,   J un.   2014,   pp.   2385 – 2392 , doi :   10.1109/ C V P R .2014.305.   [ 9]   W.   G uo   et   al . ,   “ A e r i a l   i m a ge r y   a na l ys i s   –   qua nt i f yi ng   a ppe a r a nc e   a nd   num b e r   of   s or ghum   he a ds   f or   a ppl i c a t i ons   in   br e e di ng   a n d   a gr onom y,”   F r ont i e r s   in   P l ant   Sc i e nc e ,   vol .   9,   O c t .   2018,   doi :   10.3389/ f pl s .201 8.01544.   [ 10]   X.   J i n,   S.   M a de c ,   D.   D ut a r t r e ,   B.   de   S ol a n,   A.   C om a r ,   a nd   F.   B a r e t ,   “ H i gh - t hr oughput   m e a s ur e m e nt s   of   s t e m   c ha r a c t e r i s t i c s   to   e s t i m a t e   ear   de ns i t y   a nd   a bove - gr ound   bi om a s s ,”   P l ant   P he nom i c s ,   vol .   2019,   J a n.   2019,   doi :   10.34133/ 2019/ 4820305.   [ 11]   S.   G hos a l   et   al . ,   “A   w e a kl y   s upe r vi s e d   de e p   l e a r ni ng   f r a m e w or k   f or   s or ghum   he a d   de t e c t i on   a nd   c ount i ng,”   P l ant   P he nom i c s ,   vol .   2019,   J a n.   2019,   doi :   10.34133/ 2019/ 1525874.   [ 12]   A.   L.   C h a ndr a ,   S.   V.   D e s a i ,   V.   N.   B a l a s ubr a m a ni a n,   S.   N i nom i ya ,   a nd   W.   G u o,   “ A c t i ve   l e a r ni ng   w i t h   poi nt   s up e r vi s i on   f or   c os t - e f f e c t i ve   pa ni c l e   de t e c t i on   in   c e r e a l   c r ops ,”   P l ant   M e t hods ,   vol .   16,   no.   1,   D e c .   2020,   doi :   10.1186/ s 13007 - 020 - 00575 - 8.   [ 13]   T.   N a t h,   A.   M a t hi s ,   A.   C.   C he n,   A.   P a t e l ,   M.   B e t hge ,   a nd   M.   W.   M a t hi s ,   “ U s i ng   D e e pL a b C ut   f or   3D   m a r ke r l e s s   pos e   e s t i m a t i on   a c r os s   s p e c i e s   a nd   be ha vi or s ,”   N at ur e   P r ot oc ol s ,   vol .   14,   no.   7,   pp.   2152 – 2176,   J ul .   2019,   doi :   10.1038/ s 41596 - 019 - 0176 - 0.   [ 14]   T.   I s oka ne ,   F.   O kur a ,   A.   I de ,   Y.   M a t s us hi t a ,   a nd   Y.   Y a gi ,   “ P r oba bi l i s t i c   pl a nt   m ode l i ng   vi a   m ul t i - vi e w   i m a ge - to - i m a ge   t r a ns l a t i on,”   in   2018   I E E E / C V F   C onf e r e nc e   on   C om put e r   V i s i on   and   P at t e r n   R e c ogni t i on ,   I E E E ,   J un.   2018,   pp.   2906 – 2915 ,  doi :   10.1109/ C V P R .2018.00307.   [ 15]   C.   L a z o,   “ S e gm e nt a t i on   of   s ki n   l e s i on s   a nd   t he i r   a t t r i but e s   us i ng   g e ne r a t i ve   a dve r s a r i a l   n e t w or ks ,”   in   L at i nX   in   AI   at   N e u r al   I nf or m at i on   P r oc e s s i ng   Sy s t e m s   C onf e r e nc e   2019 ,   D e c .   2019 , doi :   10.52591/ l x a i 201912083.   [ 16]   A.   S hr i va s t a va ,   T.   P f i s t e r ,   O.   T uz e l ,   J.   S us s ki nd,   W.   W a ng,   a nd   R.   W e bb,   “ L e a r ni ng   f r om   s i m ul a t e d   a nd   uns upe r vi s e d   i m a ge s   t hr ough   a dve r s a r i a l   t r a i ni ng,”   in   2017   I E E E   C onf e r e nc e   on   C om put e r   V i s i on   and   P at t e r n   R e c ogni t i on   ( C V P R ) ,   I E E E ,   J ul .   2017,   pp.   2242 – 2251 , doi :   10.1109/ C V P R .2017.241.   [ 17]   M.   V.   G i uf f r i da ,   H.   S c ha r r ,   a nd   S.   A.   T s a f t a r i s ,   “ A R I G A N :   s ynt he t i c   a r a bi dop s i s   pl a nt s   u s i ng   ge ne r a t i ve   a dve r s a r i a l   ne t w or k,”   in   2017   I E E E   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   C om put e r   V i s i on   W or k s hops   ( I C C V W ) ,   I E E E ,   O c t .   2017,   pp.   2064 – 2071 ,   doi :   10.1109/ I C C V W .2017.242.   [ 18]   M.   A r s e novi c ,   M.   K a r a novi c ,   S.   S l a doj e vi c ,   A.   A nde r l a ,   a nd   D.   S t e f a novi c ,   “ S ol vi ng   c ur r e nt   l i m i t a t i ons   of   de e p   l e a r ni ng   ba s e d   a ppr oa c he s   f or   pl a nt   di s e a s e   de t e c t i on,”   Sy m m e t r y ,   vol .   11,   no.   7,   J ul .   2019,   doi :   10.3390/ s ym 11070939.   [ 19]   M.   L.   W i di a s t ut i ,   A.   H a i r m a ns i s ,   E.   R.   P a l upi ,   a nd   S.   I l ya s ,   “ D i gi t a l   i m a ge   a na l ys i s   u s i ng   f l a t be d   s c a nni ng   s ys t e m   f or   pur i t y   t e s t i ng   of   r i c e   s e e d   a nd   c onf i r m a t i on   by   gr ow   out   t e s t ,”   I ndone s i an   J our nal   of   A gr i c ul t ur al   Sc i e nc e ,   vol .   19,   no.   2,   p p.   49 - 56 ,   D e c .   2018,   doi :   10.21082/ i j a s .v19n2.2018.p49 - 56.   [ 20]   K.   S.   J a m una ,   S.   K a r pa ga va l l i ,   M.   S.   V i j a ya ,   P.   R e va t hi ,   S.   G oki l a va ni ,   a nd   E.   M a dhi ya ,   “ C l a s s i f i c a t i on   of   s e e d   c ot t on   yi e l d   ba s e d   on   t he   gr ow t h   s t a ge s   of   c ot t on   c r op   us i ng   m a c hi ne   l e a r ni ng   t e c hni que s , ”   in   2010   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   A dv anc e s   in   C om put e r   E ngi ne e r i ng ,   I E E E ,   J un.   2010,   pp.   312 – 315 , doi :   10.1109/ A C E .2010 .71.   [ 21]   O.   A dj e m out ,   K.   H a m m ouc he ,   a nd   M.   D i a f ,   “ A ut om a t i c   s e e ds   r e c ogni t i on   by   s i z e ,   f or m   a nd   t e xt ur e   f e a t ur e s ,”   in   2007   9t h   I nt e r nat i onal   Sy m pos i um   on   Si gnal   P r oc e s s i ng   and   I t s   A ppl i c a t i ons ,   I E E E ,   F e b.   2007,   pp.   1 – 4 ,  doi :   10.1109/ I S S P A .2007.4555428.   [ 22]   N.   H .   S on   a nd   N.   T ha i - N ghe ,   “ D e e p   l e a r ni ng   f or   r i c e   qua l i t y   c l a s s i f i c a t i on, ”   in   2019   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   A dv anc e d   C om put i ng   and   A ppl i c at i ons   ( A C O M P ) ,   I E E E ,   N ov.   2019,   pp.   92 – 96 , doi :   10.1 109/ A C O M P .2019.00021.   [ 23]   P.   W i j e r a t hna   a nd   L.   R a na t hunga ,   “ R i c e   c a t e gor y   i de nt i f i c a t i on   us i ng   he ur i s t i c   f e a t ur e   gui de d   m a c hi ne   vi s i on   a ppr oa c h, ”   in   2018   I E E E   13t h   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   I ndus t r i al   and   I nf or m at i on   Sy s t e m s   ( I C I I S) ,   I E E E ,   D e c .   2018,   pp.   185 – 190 ,  doi :   10.1109/ I C I I N F S .2018.8721396.   [ 24]   S.   K hunkhe t t   a nd   T.   R e m s ungn e n,   “ N on - de s t r uc t i ve   i de nt i f i c a t i on   of   pur e   br e e di ng   r i c e   s e e d   u s i ng   di gi t a l   i m a ge   a na l y s i s ,”   in   T h e   4t h   J oi nt   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   I nf or m at i on   and   C om m uni c at i on   T e c hnol ogy ,   E l e c t r oni c   and   E l e c t r i c al   E ngi ne e r i ng   ( J I C T E E ) ,   I E E E ,   M a r .   2014,   pp.   1 – 4 ,  doi :   10.1109/ J I C T E E .2014.6804096.   [ 25]   H. - T.   D uong   a nd   V.   T.   H oa ng,   “ D i m e n s i ona l i t y   r e duc t i on   ba s e d   on   f e a t ur e   s e l e c t i on   f or   r i c e   va r i e t i e s   r e c ogni t i on,”   in   2019   4t h   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on   I nf or m at i on   T e c hnol og y   ( I nC I T ) ,   I E E E ,   O c t .   2019 ,   pp.   199 – 202 , doi :   10.1109/ I N C I T .2019.8912121.   [ 26]   Y.   W u,   Z.   Y a ng,   W.   W u,   X.   L i ,   a nd   D.   T a o,   “ D e e p - R i c e :   de e p   m ul t i - s e n s or   i m a ge   r e c ogni t i on   f or   gr a di ng   r i c e ,”   in   2018   I E E E   I nt e r nat i onal   C onf e r e n c e   on   I nf or m at i on   and   A ut om at i on   ( I C I A ) ,   I E E E ,   A ug.   2018,   pp.   116 – 120 ,  doi :   10.1109/ I C I nf A .2018.8812590.   [ 27]   T. - Y.   L i n   et   al . ,   “ M i c r os of t   C O C O :   c om m on   obj e c t s   in   c ont e xt ,”   C om put e r   V i s i on – E C C V   2014:   13 t h  E ur ope an  C onf e r e nc e ,   Z ur i c h, S w i t z e r l a nd,  2014,   pp.   740 – 755 , doi :   10.1007/ 978 - 3 - 319 - 10602 - 1_48.   [ 28]   O.   R onne be r ge r ,   “ I nvi t e d   t a l k:   U - N e t   c onvol ut i ona l   ne t w or ks   f or   bi om e di c a l   i m a ge   s e gm e nt a t i on,”   B i l dv e r ar be i t ung  f ü r   di e   M e di z i n , B e r l i n, H e i de l be r g:  S pr i nge r ,  2017,   doi :   10.1007/ 978 - 3 - 662 - 54345 - 0_ 3.   [ 29]   M.   G oya l ,   M.   Y a p,   a nd   S.   H a s s a npour ,   “ M ul t i - c l a s s   s e m a nt i c   s e gm e nt a t i on   of   s ki n   l e s i ons   vi a   f ul l y   c onvol ut i ona l   ne t w or ks ,”   in   P r oc e e di ngs   of   t he   13t h   I nt e r nat i onal   J oi nt   C onf e r e nc e   on   B i om e di c al   E ngi ne e r i ng   Sy s t e m s   and   T e c hnol ogi e s ,   S C I T E P R E S S   -   S c i e nc e   a nd   T e c hnol ogy   P ubl i c a t i ons ,   2020,   pp.   290 – 295 , doi :   10.5220/ 0009380300002513.   [ 30]   L. - C.   C he n,   Y.   Z hu,   G.   P a pa ndr e ou,   F.   S c hr of f ,   a nd   H.   A da m ,   “ E nc ode r - de c o de r   w i t h   a t r ous   s e pa r a bl e   c onvol ut i on   f or   s e m a nt i c   i m a ge   s e gm e nt a t i on,”   in   P r oc e e di ngs   of   t he   E ur ope an   c onf e r e nc e   on   c om put e r   v i s i on   ( E C C V ) ,   2018,   pp.   801 – 818.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol .  13 , N o.  4 ,  D e c e m be r  2024 :  4138 - 4146   4146   [ 31]   H.   Z ha o,   J.   S hi ,   X.   Q i ,   X.   W a ng,   a nd   J.   J i a ,   “ P yr a m i d   s c e ne   pa r s i ng   ne t w or k,”   in   2017   I E E E   C onf e r e nc e   on   C om put e r   V i s i on   and   P at t e r n   R e c ogni t i on   ( C V P R ) ,   I E E E ,   J ul .   2017,   pp.   6230 – 6239 , do i :   10.1109/ C V P R .2017.660.     [ 32]   V.   B a dr i na r a ya na n,   A.   K e nda l l ,   a nd   R.   C i pol l a ,   “ S e gN e t :   a   de e p   c onvo l ut i ona l   e nc ode r - de c ode r   a r c hi t e c t ur e   f or   i m a ge   s e gm e nt a t i on,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   P at t e r n   A na l y s i s   and   M ac hi ne   I nt e l l i ge n c e ,   vol .   39,   no.   12,   pp.   2481 – 2495,   D e c .   2017,   doi :   10.1109/ T P A M I .2016.2644615.   [ 33]   G.   L i n,   A.   M i l a n,   C.   S he n,   a nd   I.   R e i d,   “ R e f i ne N e t :   m ul t i - pa t h   r e f i ne m e nt   ne t w or ks   f or   hi gh - r e s ol ut i on   s e m a nt i c   s e gm e nt a t i on,”   in   2017   I E E E   C onf e r e nc e   on   C om put e r   V i s i on   and   P at t e r n   R e c ogni t i on   ( C V P R ) ,   I E E E ,   J ul .   2017,   pp.   5168 – 5177 ,   doi :   10.1109/ C V P R .2017.549.   [ 34]   W .   B a i ,   “ E ne t   s e m a nt i c   s e gm e nt a t i on   c om bi ne d   w i t h   a t t e nt i on   m e c ha ni s m ,”   R e s e ar c h  Squar e ,  2021,   doi :   10.21203/ r s .3.r s - 425438/ v1.   [ 35]   J.   W a ng   et   al . ,   “ D e e p   hi gh - r e s ol ut i on   r e pr e s e nt a t i on   l e a r ni ng   f or   vi s ua l   r e c ogn i t i on,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   P at t e r n   A nal y s i s   an d   M ac hi ne   I nt e l l i ge nc e ,   vol .   43,   no.   10,   pp.   3349 – 3364,   O c t .   2021,   doi :   10.1109/ T P A M I .2020.2983686.   [ 36]   M.   G a j j a ,   “ B r a i n   t um or   de t e c t i on   us i ng   m a s k   R - C N N ,”   J our nal   of   A dv anc e d   R e s e ar c h   in   D y nam i c al   and   C ont r ol   Sy s t e m s ,   vol .   12,   no.   8,   pp.   101 – 108,   J ul .   2020,   doi :   10.5373/ J A R D C S / V 12S P 8/ 20202506.       B I O G R A P H I E S   OF   A U T H O R S       Rajashree   Nambiar           holds   a   Masters   of   Technology   degree   from   Nitte   University,   India   in   2014.   She   also   received   his   Bachelo r   of   Enginee ring   from   Visvesvaraya   Technological   University,   Belagav i,   India.   She   is   currently   an   Assistant   Profes sor   at   Department  of  Robotics   and   Artificial   Engineering   at   NMAM   Institut e   of   Technology,   NITTE   (Deemed   to   be   University),   Nitte,   India.   She   is   currently   a   resear ch   scholar   at   the   JAIN   (Deemed   to   be   University),   Bengalur u.   Her   research   includes   artifici al   intelligence ,   machine   learning,   deep   learning,   imag e,   and   signal   processing.   She   can   be   contacted   at   em ail:   raji24oct@ gmail.com   or   rajashree.n@ nitte.edu.         Ranjith   Bhat           holds   a   Masters   of   Technology   degree   from   Nitte   University,   India   in   2011.   He   also   received   his   Bachelo r   of   Engineering   from   Visv esvaraya   Technological   University,   Belagav i,   India.   He   is   currently   an   Assistant   Profes sor   at   Department  of  Robotics   and   Artificial   Engineering   at   NMAM   Institut e   of   Technology,   NITTE   (Deemed   to   be   University),   Nitte,   India.   He   is   currently   a   research   scholar   at   the   JAIN   (deemed   to   be)   university,   Bengalur u.   His   research   includes   artificial   intelligence ,   machine   learning,   deep   learning,   network   security,   and   computer   networks.   He   can   be   contacted   at   email:   ranjithbhat @ gmail.com   or   ranjith.bh at@ nitte.edu.         Varuna   Kumara           is   a   Resear ch   Scholar   in   the   Department  of   Electronics   Engineering   at   JAIN   Deemed   to   be   University,   Bengalur u,   India.   He   also   received   his   B.E .   and   M.Tech .   from   Visvesvaraya   Technological   University,   Belagav i,   India   in   2009   and   2012   respectively.   He   is   currently   Assistant   Profes sor   at   Electronic s   and   Communicat ion   Engineering   in   Moodlakatte   Institut e   of   Technology,   Kundapura,   Indi a.   His   research   interests   are   in   artificial   intelligence ,   signal   processing,   and   control   systems.   He   can   be   contacted   at   email:   vkumarg.24@ gmail.com.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.