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 I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   14 , N o.   5 O c to be r   2025 , pp.  3724 ~ 3733   I S S N 2252 - 8938 ,   D O I 10.11591/ ij a i. v 14 .i 5 .pp 3724 - 3733          3724     Jou r n al  h om e page ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   O p t i m i z e d   c on vol u t i on  n e u r al   n e t w or k   w i t h  an t  c ol on al gor i t h m  f or  ac c u r at e  p l an t  d i se ase   d e t e c t i on       S h w e t a V . B on d r e 1 , U m a Y ad av 1 ,   V ip in  D . B on d r e 2 , P oor va A gr aw al 3   1 S c hool  of  C om put e r  S c i e nc e   a nd   E ngi ne e r i ng , S hr i  R a m de oba ba   C ol l e ge  of  E ngi ne e r i ng a nd M a na ge m e nt ,   R a m de oba ba  U ni ve r s i t y,   N a gpur ,   I ndi a   2 D e pa r t m e nt  of  E l e c t r oni c s   a nd   T e l e c om m uni c a t i on , Y e s hw a nt r a o C ha va C ol l e ge  of  E ngi ne e r i ng ,   N a gpur , I ndi a   3 S ym bi os i s  I ns t i t ut e  of  T e c hnol ogy, N a gpur  C a m pus  S ym bi os i s   I nt e r na t i ona l  ( D e e m e d U ni ve r s i t y) , P une , 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 J ul  26, 2024   R e vi s e J ul  10, 2025   A c c e pt e A ug 6, 2025       In  India,  agriculture  is  the   primary  source  of   income  for  half   the  people.  Even  in  situations  of  fast   population  growth,   agriculture  s upplies  nourishment  for  all  people.  To  provide  food  for  the  entire  populatio n,  it  is   advised  to  detect  plant  diseases  at  an  early  stage.  Plant  leaf  diseas es  are  recognized  using  images  of  the  affected  leaves.  Deep  learning  (DL)  re search  seems  to  offer  several   opportunities  for   increased  accuracy.   Ant  colony  optimization  with  convolution - neural - network  (ACO - CNN),  ne deep  learning  technique  for  identifying  and  categor izing  diseases,  is  prese nted  in  this  article.  Ant  colony  optimization  (ACO)  was  used  to  exami ne  the  efficacy  of  disease  diagnost ics  in   plant  leaves.  The   convolut ion  neural  network  ( CNN )   classifi er  is  used  to  remove  texture,  color,  and  leaf  arrangement  geometry  from  the  input   images.  The  ACO - CNN   model  outperformed  the  support   vector   machine  ( SVM )   and  CNN  models  in  terms  of  precision,  recall,  and  accuracy.  CNN' rate  is  81.6%   as  compa red  to  SVM' 80%  accuracy  level.  In  the  “ACO - CNN”   approach,  the  F1 - score,  recall,  and  precision  have  higher   rates  as  comp ared  to  other   models,  a nd  the  “F1 - score”  has  the  highest  rate   compared  with  other   models  since  the   ACO - CNN model  has an  accur acy ra te of 91 .00%.   K e y w o r d s :   A nt  c ol ony a lg or it hm   C onvolut io n ne ur a ne twor k   D e e p l e a r ni ng   M a c hi ne  l e a r ni ng   P la nt  di s e a s e   P la nt  di s e a s e  di a gno s is   S m a r f a r m in g   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   S hw e ta  V . B ondr e   S c hool  of  C om put e r  S c ie nc e  a nd E ngi ne e r in g, S hr R a m de oba ba  C ol le ge  of  E ngi ne e r in g a nd  M a na ge m e nt   R a m de oba ba  U ni ve r s it y   N a gpur , I ndi a   E m a il s hw e ta kha r a t1 510@ gm a il .c om   or   bondr e s v@ r kne c .e du       1.   I N T R O D U C T I O N   I I ndi a th e   a gr ic ul tu r e   in dus tr y   e m pl oye 50%   of   th e   w o r kf or c e   a nd  m a de   up  19.9%   of   th e   c ount r y' s   gr os s  dome s ti c  pr oduc t   ( G D P )   in  2020 20 21. T he  m o s r e c e nt  t e c hni c a de v e lo pm e nt s  m us be  u s e d   to   pr om ot e   th e   e f f ic ie nt   c r op  c ul ti va ti on D ue   to   pl a nt   di s e a s e s  a nd  pe s da m a ge , c r ops   e xpe r ie nc e   s ig ni f ic a nt   lo s s e s B e c a us e  of   pe s da m a ge  a nd pla nt  di s e a s e s , c r ops  e xpe r i e nc e  s ig ni f ic a nt  l os s e s . B y 2050, ther e  w il be   9.2  bi ll io popula ti on  on  th e   pl a ne t,   a nd  to   f ul f il th e ir   f ood  r e qui r e m e nt s f ood  pr oduc ti on  w il ne e to   r is e   by  a lm os 70%   ut il iz e in   [ 1] F ood  c r ops   e xpe r ie nc e   s ig ni f ic a nt   lo s s e s   a s   a   r e s ul of   unf a vor a bl e   w e a th e r s tr ong  w in ds dr ought,  f ungi vi r us e s a nd  ba c te r ia 70 - 80%   of   a gr ic ul tu r a lo s s e s   w or ld w id e   a r e   due   to   pl a nt   di s e a s e s T he   de v e lo pm e nt   of   te c hnol ogi e s   ha s   m a de   it   po s s i bl e   to   pr oduc e   e nough  f ood  to   m e e s oc i e ta ne e ds H ow e ve r th e   s e c ur it a nd  s a f e ty   of   th e   f ood   a nd  th e   c r op  w e r e   ne ve r   a tt a in e d.  F a r m e r s   e xpe r ie nc e   c ha ll e nge s   be c a us e   of   th in gs   li ke   c li m a te   c h a nge a   de c li ne   in   pol li na to r s pl a nt   di s e a s e s a nd  ot he r     pr obl e m s   [ 2] .   T gr ow   he a lt hy  f ood,  i is   e s s e nt ia to   pr ot e c t he   pl a nt s   a ga in s di s e a s e s P ol li na to r   de c li ne 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       O pt imi z e d c onv ol ut io n ne ur al  n e tw or k   w it h ant c ol ony  al gor it h m  f or  ac c ur at e  pl ant   …  ( Shw e ta  B ondr e )   3725   c li m a te   c ha nge pl a nt   di s e a s e s a nd  w a te r   qua li ty   s ig ni f ic a nt ly   im pa c f ood  s e c ur it y.   A c c or di ng  to   th e   F ood   a nd  A gr ic ul tu r e   O r ga ni z a ti on  ( F A O ) pe s ts ,   a nd  di s e a s e s   d e s tr oy  up  to   40%   of   f ood  c r ops   a nnua ll y,   hi ghl ig ht in th e   im por ta nc e   of   m a na gi ng  pl a nt   di s e a s e s   to   i m pr ove   yi e ld   qua li ty D is e a s e le a ve s   s how   s ym pt om s   li ke   de f or m a ti on,  di s c ol or a ti on,  c ur li ng,  a nd  de c a y. Q ui c k,  a c c ur a te   de te c ti on  a nd  id e nt if ic a ti on  of   th e s e   di s e a s e s   a r e   e s s e nt ia l.  T r a di ti ona m a nua m e th od s   a r e   c o s tl y,  ti m e - c ons um in g,  e r r or - pr one a nd  r e qui r e   e xpe r ti s e D e e p   le a r ni ng  of f e r s   hi ghe r   a c c ur a c in   di s e a s e   de t e c ti on,  a ddr e s s in li m it a ti ons   of   c onve nt io na l   m e th ods P la nt   di s e a s e s   c a r e duc e   li f e s p a n,  a f f e c r e pr oduc ti on,  de gr a de   s oi qua li ty a nd  r ui c r ops   by   pe r s is ti ng  in   th e   s oi f or   ye a r s .   M ode r A I   te c hnol ogi e s in c lu d in s uppor ve c to r   m a c hi ne   ( S V M ) k - ne a r e s t   ne ig hbor s   ( KNN ) a nd  c onvolut io ne ur a l   ne twor ( C N N ) c a he lp   pr e ve nt   c r op  lo s s T hi s   r e s e a r c us e s   da ta s e ts   to   tr a in   th e s e   a lg or it hm s s how in th a m a ny   pl a nt   di s e a s e s   a r e   c a us e by   te m pe r a tu r e   c ha nge s   a nd   ba c te r ia in f e c ti ons .       2.   L I T E R A T U R E   R E V I E W   P la nt   di s e a s e s   a r e   th e   bi gge s ob s ta c le s   to   pr oduc in a gr ic ul tu r a pr oduc ts T hi s   di s e a s e   id e nt if ic a ti on  te c hni que   ha s   de c e nt   pot e nt ia b e c a us e   it   c a i m m e di a te ly   s pot   pl a nt   le a f   is s ue s .   S pe e a nd  a c c ur a c a r e   th e   two  k e a s pe c ts   of   c r op  di s e a s e   di a gnos i s   in   m a c hi ne   le a r ni ng  s ys te m s A c c or di ng  to   [ 3] pl a nt   di s e a s e s   c a be   f ound  us in th e   hi s to gr a m   m a tc hi ng  m e t hod.  T he   de f in it io of   th is   hi s to gr a m   is   ba s e on t he  de te c ti on of  e dge s  a nd t he  f r e que nc y of  oc c ur r e nc e  of  e a c h c ol or . L a ye r s  a r e  r e pr e s e nt e d by r e d, gr e e n,  a nd  bl ue   pi xe ls   in   th e   s a m pl e   phot ogr a phs   u s in th e   la ye r   s e gr e ga ti on  a ppr oa c h.  A ddi ti ona ll y,  th e   pr oc e dur e   w il in vol ve   c ont our   id e nt i f ic a ti on.  A c c or di ng  to   [ 4 ]   s of twa r e   t ool s   c a a ut om a ti c a ll r e c ogni z e   a nd  c la s s if pl a nt   le a f   di s e a s e s H e r e a   vi s ua li z a ti on  te c hni que   is   us e to   qui c kl id e nt if th e   di s or de r s K - m e a ns   c lu s te r in g,  gr a y - le ve c o - oc c ur r e nc e   m a tr ix   ( G L C M is   a   s ta ti s ti c a te xt ur e   a na ly s is   te c hni que   us e in   im a ge   pr oc e s s in g t o e xt r a c f e a tu r e s  f r om  i m a ge s ) , a nd  ba c kpr opa g a ti on ne ur a ne twor ( B P N N )  a r e  t hr e e  e f f e c ti ve   a ppr oa c he s   a nd  k e te c hni que s   th a c a be   ut il iz e to   id e nt if c r op  di s e a s e s   w it gr e a te r   a c c ur a c y a nd  in   le s s   ti m e S of twa r e   to ol s   c a n   a ut om a ti c a ll r e c ogni z e   a nd  c la s s i f pl a nt   le a f   di s e a s e s H e r e a   vi s ua li z a ti on   te c hni que   is   us e to   qui c kl id e nt if th e   di s or de r s K - m e a ns   c lu s te r in g,  G L C M a nd  B P N N   a r e   th r e e   e f f e c ti ve   a ppr oa c he s   a nd  ke t e c hni que s   th a c a be   ut il iz e t id e nt if c r op  di s e a s e s   w it gr e a te r   a c c ur a c a nd  in   le s s   ti m e .   M or e   th a 30,000   phot os   f r om   th e   [ 5]   m ode w e r e   di vi de d   in to   m a ny   c la s s if ic a ti ons ,   in c lu di ng  to m a to gr a pe m a iz e , a ppl e a nd   s ug a r c a ne   di s e a s e s   [ 6] T he   C N N   m ode l”   w a s   de ve lo pe d   us in g   a a ppl ic a ti on  pr ogr a m m in in te r f a c e   ( A P I )   th a w a s   c om pa ti bl e   w it P yt hon' s   ne ur a ne two r k   a ppl ic a ti ons T ge ove r   th e   va ni s hi ng  gr a di e nt ' s   dr a w ba c ks [ 7]   in tr oduc e th e   C N N   a nd  A le xN e a r c hi te c tu r e s   f or   bui ld in a   c la s s if ie r T he   A le xN e de s ig ha s   a   hi ghe r   a c c ur a c r a te   of   98.33% M or e   c or r e c out c om e s   c a be   a c hi e ve by  ut il iz in th e   A le xN e t   a r c hi te c tu r e   to   id e nt if s ic le a ve s   [ 8] T he   a c c ur a c of   th e   C N N   m a ny  pr e - tr a in e a r c hi te c tu r e s i nc lu di ng  vi s ua ge om e tr gr oup  ne twor k   ( V G G N e t ) r e s id ua ne twor ( R e s N e t ) a nd  G oogL e N e t a r e   c om pa r e d.  A   ne twor w a s   pr opos e by  [ 9]   s o   th a A le xN e m a be   c ont r a s te w it th e   c onve nt io na S V M B ot S V M   a nd  A le xN e t”   pe r f or m e w e ll w it S V M   ha vi ng  a n a c c ur a c y   of   91% A c c or di ng  to   [ 10] th e  “ ne ur a ne twor e ns e m bl e   ( N N E ) w hi c w a s   e m pl oye in   th e   m ode to   id e nt if he a lt hy  le a ve s   w it a a c c ur a c of   87.5% c a id e nt if m a ngo    le a f  i ll ne s s e s .   U s in in c e pt io n - vi s ua g e om e tr gr oup  ne twor ( I N C - V G G N ) ,   th e   id e nt if ic a ti on  of   il ln e s s e s   in   r ic e   pl a nt s V G G N e is   a   bui lt - in   c om pone nt   of   I m a ge N e a nd  h a s   a   s iz a bl e   c ol le c ti on  of   c a te gor iz e d a ta s e t s   r a th e r   th a ha vi ng  to   be   c r e a te f r om   s c r a tc h   a nd  gi ve va lu e s   [ 11] I w a s   th e   m os e f f ic ie nt   m e th od  of   obt a in in c or r e c f in di ngs   f or   th e   f in d in of   c r op  di s e a s e s w it a   pr e c is io of   91.83% w hi c w a s   s ig ni f ic a nt ly   hi ghe r   th a th a of   ot he r   a ppr oa c he s ,   e ve n   i th e   f a c e   of   s ig ni f ic a nt   obs tr uc ti ons .   T h e   pe r f or m a nc e   of   num e r ous   pr e - tr a in e ne ur a ne twor ks   w a s   s um m a r iz e by  [ 12] a nd  th e   tr a ns f e r   le a r ni ng   m ode l' s   pr e - tr a in e w e ig ht s w hi c c om pr is e s   of   V G G 16,  M obi le - N e t,   I nc e pt io nV 3,  R e s N e t5 0,  I nc e pt io n - R e s N e t - V 2,  a nd  pr e - tr a in e ne twor ks w e r e   pr ovi de by  bu il t - in   K e r a s   a pps .   T he   a ut hor s   of   [ 13] [ 14]   de s c r ib e   us in C N N   to   id e nt if to m a to   pl a nt   le a ve s T he a c c om pl is he th is   us in a im por te R e s N e t - 50  m ode a nd  th e   t r a ns f e r   le a r ni ng  th e or y.   T he di vi de a   da ta s e of   2 , 006   pi c tu r e s   in   ha lf   80%   a nd  20%   f o r   va li da ti on a nd t r a in in g of   th e  m ode l.  T he  m ode c a n i de nt if y t h e  a il m e nt  i n t he  s hor te s a m ount  of  t i m e  due  t o   th e ir   hi gh  le ve o f   a c c ur a c ( 97% ) [ 15 ]   A s   oppos e to   w he r e   a   da ta s e of   ove r   7 , 000  i m a ge s   w a s   us e to   c r e a te   th e   C N N - ba s e d   A le x - N e m ode l”   a nd  c om pa r e   it   a g a in s th e   V G G 16  a nd  L e ne t5   m ode ls T h e a ppl ie c e r ta in   f unda m e nt a m a c hi ne   le a r ni ng   a lg or it hm s s u c h   a s   S V M   a nd  K N N a nd  w e r e   a bl e   to   a tt a in   a a c c ur a c y of  96.7%  how e ve r , t he ir  pe r f or m a nc e  l a gge d be hi nd t ha of  V G G - 16 a nd L e N et - 5.   L oc a l - bi na r y - pa tt e r ns   ( L B P )   a nd   hi s to gr a m   of   or ie nt e gr a di e nt s   ( HOG )   a r e   ut il is e to   di s ti ngui s di f f e r e nt  a s pe c ts  f r om  O ts u' s  t e c hni que  i [ 16]   to  s e gm e nt  s om e  of  t he  di s e a s e s T he  da ta  w a s  c l a s s if ie d us in g   a S V M   te c hni que a nd  a   pol ynomi a ke r ne w a s   ut il iz e to   ge a a c c ur a c of   94.6% T he r e f or e e a r ly   id e nt if ic a ti on  of   c r op   di s e a s e   w il s to th e   c r op' s   out put   f r om   d e c li ni ng.   T he   K - m e a ns   c lu s t e r in g”   te c hni que   is   us e by  [ 17]   to   id e nt if in f e c te le a ve s   w it a c c ur a c y;   it   f in ds   th e   le a f ' s   de a or   di s e a s e a r e a s   [ 18] 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 14 , N o.  5 O c to be r   20 25 3724 - 3733   3726   A ddi ti ona ll y,  th e   pr e c is io of   th e   S V M   a nd   K N N   a lg or it hm s   w e r e   c om pa r e d.  T he   a c c ur a c of   th e   S V M   a lg or it hm   w a s   95% w hi le   th e   a c c ur a c of   th e   K N N   a ppr oa c h   w a s   85% .   T a bl e   s how s   th e   pe r f or m a nc e   of   va r io us  c r ops .   T he   doc um e nt   h a s   be e or ga ni z e in   th e   m a nne r   a s   f ol lo w s T he   te c hni que s   f or   pr e - pr oc e s s in th e   im a ge   da ta s e t,   s uc a s   im a g e   a c qui s it io n,  im a ge   a ugm e nt a ti on,  a nd  im a ge   da ta s e c ons tr uc ti on,  a r e   in tr oduc e in   s e c ti on  3.  T he   A nt   c ol ony  opt im iz a ti on  w i th   c onvolut io n - ne ur a l - ne twor ( A C O - C N N )   m e th odol ogy  ut il iz e f or   th is   in ve s ti ga ti on  is   di s c us s e in   s e c ti on  4.  T he   s e gm e nt a ti on  out c om e s   of   th e   s ugge s te d m ode a r e  e xa m in e d i s e c ti on 5. F in a ll y, our  c onc lu s io n i s  pr e s e nt e d.       T a bl e  1. P e r f or m a nc e  of  va r io us  c r ops   C r op T ype   D a t a s e t   P e r f or m a nc e   F r a m e w or k   R e f e r e nc e s     Y e a r   A ppl e   26,377   A c c ur a c i nc r e a s e d   D B N e t   [ 19]   2023   T e a   4 , 000   B e t t e r  a c c ur a c y   Y O L O v7   [ 20]   2023   A ppl e , C or n, P ot a t o,  T om a t o, a nd R i c e   37,315   G r e a t e r  pr e c i s i on a nd  a de qua t e   de t e c t i on s pe e d   A l e xN e t M obi l e N e t   [ 21]   2022   38 C l a s s e s   54,305   B e t t e r  a c c ur a c y   D e ns e N e t - 121,  R e s N e t - 50   [ 22]   2022   A ppl e   1 , 200   B e t t e r  a c c ur a c y   M a s k R C N N   [ 23]   2021   P a pa ya   2 , 000   I nt r oduc e  t he  us a ge  of  Y O L O  va r i a nt s   t ha t  a r e  l i ght e r , m or e  e f f e c t i ve , a nd  ha ve  a  r a pi d de t e c t i on r a t e .   Y O L O   [ 24]   2021   C i t r us   392   H i ghe r  pr e c i s i on   Y O L O v4   [ 25]   2020   G r a pe   4 , 449   G r e a t e r  pr e c i s i on a nd s uf f i c i e nt   r e s pons e  t i m e   F a s t e r  D R - I A C N N   [ 26]   2020   C a s s a va   2 , 415   E va l ua t e  t he  m ode l s  pe r f or m a nc e  on  m obi l e - c a pt ur e d i m a ge s  a nd vi de os   pos t - de pl oym e nt  i n a n a pp.   SSD   [ 27]   2019       3.   M A T E R I A L S  A N D  M E T H O D S   F in di ng  a r e a s   th a a r e   in f e c te w it pl a nt   di s e a s e s  a nd  id e nt if yi ng  w he r e   th e a r e   in   di f f ic ul na tu r a l   c ondi ti ons   is   e s s e nt ia f or   pr ope r   c a te gor iz a ti on  a nd   id e nt if ic a t io of   c r op   il ln e s s e s   a s   w e ll   a s   th e   e va lu a ti on  of   c r op  di s e a s e   s e ve r it y C om put e r   vi s io te c hnol ogy  is   us e in   pl a nt   di s e a s e   de te c ti on  to   a c hi e ve   th is .   E a r ly - s ta ge   phyt opa th ol ogy  a na ly ti c s   e m pl oye a   s li di ng  w i ndow  a ppr oa c to   c hoos e   c a ndi d a te   r e gi ons e xt r a c c a ndi da te  r e gi on a tt r ib ut e s , a nd t he n c la s s if y t he m  us in g  a  c la s s if ie r  t o de te r m in e   a r e a  o f  i nt e r e s t . T hi s   te c hni que   it e r a ti ve ly   m ove s   a c r os s   th e   im a g e   w hi le   ut il iz in va r io us   s iz e s   a nd   w id th s E ve n   th ough  th is   te c hni que   doe s n' m i s s   a ny   in f e c te z on e   ta r ge ts th e   dupl ic a t e   c a ndi da te   r e gi on s   th a a pp e a r   ne e a   lo of   pr oc e s s in w or a nd  ta ke   a   w hi le   to   tr a ve r s e   th e   di s e a s e   p ic tu r e   a ga in w hi c h   le a ds   to   poor   r e a l - ti m e   de te c ti on.  V a r io us   m e th od s   f or   c om put a ti ona im a gi ng   a nd   th e   us e   of   th e   pi c tu r e   c a t e gor iz a ti on  s ys t e m   a r e   ba s e on  a r ti f ic ia vi s io due   to   th e   qui c gr ow th   of   a r ti f ic ia in te ll ig e nc e   te c hnol ogy.  T he   f iv e   s te p s   of   th e   m e th odol ogy  s ugge s te by  R e f e r e nc e   to   id e nt if th e   c ogol le r w or m   da m a ge   in   m a iz e   f ie ld s   a r e   im a ge   c ol le c ti on, pr e pr oc e s s in g,  s e gm e nt a ti on, f e a tu r e  e xt r a c ti on, a nd  c la s s if ic a ti on.     3.1 .     S t e p s  f or   p la n t  l e af  d is e as e  i d e n t if ic at io n   3.1.1.  I m age   a c q u is it io n   T he   da ta s e t s   f or   r ic e pe ppe r a nd   pot a to e s   a r e   us e in   th is   s tu dy.  F or   bo th   th e   pot a to ,   pe ppe r a nd   r ic e   da ta s e ts th e   da ta   a r e   s pl it   in to   80: 20  r a ti o ,   w he r e   80%   o f   th e   pi c tu r e s   a r e   u s e f or   le a r ni ng   a nd   20%   o f   im a ge s   a r e   us e f or   e va lu a ti on T he   to ta of   5 , 932  im a ge s   in   th e   R ic e   da ta s e de pi c ts   f our   di s ti nc c a t e gor ie s   of   r ic e   c r op  in f e c ti on c om pr is in g   bl a s t,   ba c te r ia bl ig ht ,   tu ng r o,  a nd  br ow s pot 3 , 785  pho to s   w e r e   us e f or   t r a in in w it h   a 80: 20”   te s tr a in   s pl it a nd  947   va r io us   i m a ge s   w e r e   us e f or   te s ti ng.  F ig u r e   di s pl a ys   r e pr e s e nt a ti ve   phot os   f r om   th e   r ic e   da ta s e t.   T he   s tu dy  m a ke s   us e   of   a   da ta s e of   1,500  phot os   of   pot a to   le a ve s 300  phot os   w e r e   ut il iz e f or   te s ti ng,  w hi le   1 , 200  pi c tu r e s   w e r e   us e f or   tr a in in a nd  e va lu a ti on .   H e a lt hy  pot a to   le a ve s ,   E a r ly   bl ig ht a nd  la te   bl ig ht   a r e   r e pr e s e nt e in   th e   c ol le c ti on  in   di f f e r e nt   w a ys I F ig ur e   2,  a   s a m pl e   of   pot a to   le a ve s   i s   di s pl a ye d. T he   to ta num be r   of   tr a in in a nd  te s pi c tu r e s   in   th e   da ta s e t s   is  s how n i n T a b le   1.     3.1.2.  P r e - p r oc e s s in g   P r e - pr oc e s s in ha ppe n s   onc e   th e   pi c tu r e   ha s   be e n   c hos e a s   th e   f ounda ti on  f or   th e   di a gno s is   of   le a f   di s e a s e T he   m e di a f il te r   ha s   be e u s e to   im pr ove   th e   c r op   phot os   by  r e duc in noi s e   a nd  r e m ovi ng  unde s ir a bl e   e le m e nt s .   T he  “ m e di a f il te r a   non - li ne a r w e ll - s tr uc tu r e di gi ta f il te r in m e th od” is   f r e que nt ly   us e d t o m in im iz e   th e  noi s e  i n pi c tu r e s T he  out c om e  of  t he   m e di a n f il te r  f or m ul a   a s   in  ( 1) .   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       O pt imi z e d c onv ol ut io n ne ur al  n e tw or k   w it h ant c ol ony  al gor it h m  f or  ac c ur at e  pl ant   …  ( Shw e ta  B ondr e )   3727     ( , ) = ( , )   { ( , ) }   ( 1)     3.1.3.  S e gm e n t at io n   B a s e on  pr e de f in e pa r a m e te r s s e gm e nt a ti on  br e a ks   up  pl a n le a f   im a ge s   f or   e a s m a ni pul a ti on.  T he   s ugge s te d   s e pa r a ti on  m e th od  di vi de s   th e   c r op  le a f   in to   it s   c om pone nt s .   T he   s im il a r it a nd   vol a ti li ty   of   pi xe c onc e nt r a ti on  m a k e   s e gm e nt a ti on  di f f ic ul t.   S im il a r it ie s   a r e   f ound  u s in c ol or - ba s e d   th r e s hol di ng E qua ti on de f in e s  s e gm e nt a ti on.     | ( , ) | = { 0 , ( , ) < 1 , ( , ) >   ( 2)     3.1.4.  F e at u r e   e xt r ac t io n   T he   pr oc e s s   of   f e a tu r e   e xt r a c ti on  dur in im a ge   id e nt if ic a ti on   is   e s s e nt ia l.   F ig ur e   1( a )   s how s   th e   m a iz e  l e a f  bl ig ht , F ig ur e  1( b )   s how s  t he   w he a le a f  s pot , F ig ur e  1( c )   s how s  t he   w he a ye ll ow  l e a f , F ig ur e  1( d )   s how s   th e   s oybe a br ow s pot F ig ur e   1( e )   s how s   th e   pot a to   m il le a f   c ur l,   a nd   F ig ur e   1 ( f )   s how s   th e   pot a to   da r br ow s pot T he   f ig ur e s   s how   th e   s a m pl e   im a ge s   of   th e   di s e a s e d   da ta s e th a a r e   us e in   th e   r e s e a r c w or k.  F or   f e a tu r e   e xt r a c ti on  a nd  c la s s if ic a ti on,  A C O   a nd C N N  a r e   ut il is e d,  r e s pe c ti ve ly I is   us e d   to   id e nt if th e   in f e c te a r e a   ut il is in g   uni que   a nt   c om m uni c a ti on  b e ha vi or   a nd  c a te gor iz e   th e   di s e a s e d   c r op  l e a f   f or   th e   goa of   upc om in pr e ve nt io n.  A ddi ti ona ll y,  th e   A C O   m e t hod  ha s   e m e r ge a s   a   nove a ppr oa c to   a ppr oxi m a te   opt im iz a ti on.   T o   f in th e   f a s te s pa th   to   th e ir   f ood   s our c e ,   a nt s '   m a jo r   w a of   c om m uni c a ti ng  i s   th r ough  in di r e c m e a ns T hi s   a nt   ha s   a   s pe c ia c ha r a c te r is ti c   t ha is   us e in   A C O T he   A C O   is   ut il iz e to   di f f e r e nt ia te   be twe e he a lt hy  a nd  s ic pl a nt   le a ve s   in   th is   in s ta nc e T he   phe r om one   r a te   is   a   c r it ic a da ta ba s e   a tt r ib ut e   th a m us be   m odi f ie in it ia ll y.   W it G   a s   th e   num be r   of   uni que   f e a tu r e   ve c to r s   in   it s   r ow s   a nd  c ol um ns a   m a tr ix   ( h )   of   di m e ns io ns   G * G   c om pr is e s   th e   f e a tu r e   a na ly s is   da ta F ol lo w in m odi f ic a ti on  o f   th e   A C O   th e   m a in   c om put a ti on  us in e xpe r im e nt a te c hni que   F   is   c a r r ie out S e le c th e   be s m a te r ia ls   a nd  s ubgr oups   f or   th e   upc om in it e r a ti on.  T he   in it ia a nd  ve r im por ta nt   pha s e   in   a ppl yi ng  th e   A C O   a lg or it hm   is   th e   in it ia li z a ti on  of   it s   f a c to r s A ddi ti ona ll y,  th e   A C O   a lg or it hm   in c lu de s   a   s e pa r a t e   c a lc ul a ti on  pr oc e dur e   a nd  e xc e ll e nt   r e s il ie nc e .   W he n   de a li ng  w it c om pl e opt im i z a ti on  pr obl e m s A C O   e x c e ls   a nd  is   r e a di ly   in te r c ha nge a bl e  w it h ot he r  m e th ods . A nt s  e m pl oy ma th e m a ti c a te c hni que s  t o f in d obje c ts  i n t he  s e a r c h s pa c e   w he r e a s  A C O  ut il is e  t he  upda te d phe r om one . L oc a a nd glob a s e a r c he s  s e r ve  a s  t he  ba s is  of  A C O .             ( a )   ( b)   ( c )         ( d)   ( e )   (f)     F ig ur e  1.  S a m pl e  i m a ge s  of  t he  di s e a s e d da ta s e t   of   ( a )   m a iz e  l e a f  bl ig ht , ( b)   w he a le a f  s pot   ( c )   w he a ye ll ow  l e a f , ( d)   S oybe a n br ow n s pot ,   ( e )   p ot a to  m il d l e a f  c ur l , a nd ( f )   pot a to  da r k br ow n s pot       3.2 .     C la s s if i c at io n   T he   le a f   i s   th e n s or te in   a   ne ur a n e twor us in di f f e r e nt   c a te g or iz a ti on  te c hni que s F ig ur e   2   s how s   th e   C N N   a r c hi te c tu r e   f or   im a ge   c la s s if ic a ti on D if f e r e nt   a lg or it hm s   a r e   c om pa r e us in th e ir   pe r f o r m a nc e   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 14 , N o.  5 O c to be r   20 25 3724 - 3733   3728   m e tr ic s   a f te r   be in g   lo a de d   in to   th e   s ugge s te n e ur a ne twor m ode l”   f or   c la s s if yi ng  phot os .   T o   id e nt if a nd   c a te gor iz e   th e   gr a pe   a nd  m a ngo  in f e c ti on - a f f e c te pl a nt   le a f vi s ua li z a ti on  m e th ods   a nd  m a ppi ng  f unc ti ons   a r e  ul ti m a te ly  ut il iz e d f or  f il e  de li ve r y a nd na m in g.           F ig ur e  2. C N N  a r c hi te c tu r e  f or  i m a ge  c la s s if ic a ti on       3.2.1.  C on vol u t io n al   n e u r al  n e t w or k   E a c f or m   of   le a f   in f e c ti on  is   d is ti ngui s he us in C N N   c la s s if ie r s I e va lu a te s   gr a phi c a r e pr e s e nt a ti ons   e f f e c ti ve ly   a nd  e li m in a te s   e xt r a ne ou s   e le m e n ts   th a nks   to   it s   hi e r a r c hi c a l   a r c hi te c tu r e I ts   m ul ti - la ye r e a r c hi te c tu r e   le ts   it   e f f e c ti ve ly   a s s e s s   vi s ua r e pr e s e nt a ti ons   a nd  c ut   out   e xt r a ne ous   c om pone nt s .   F our   la ye r s   c om pr is e   th e   C N N   c la s s if ie r out put f ul ly   c onne c te d,  m a pool in g ,   a nd  c onvolut io na l.   B e f or e   tr a in in a   C N N s pe c tr a   of   pi xe in te ns it ie s   in   th e   d a ta s e of   pl a nt   le a f   im a ge s T he   C N N   m ode pe r f or m s   qui te   w e ll   a ll   dur in tr a in in g.  T he   pi c tu r e s   of f e r e f or   in put   s h oul a ll   be   th e   s a m e   s iz e .   E a c pi c tu r e   in   th e   tr a in in g s e unde r w e nt  t he  f ol lo w in g nor m a li z a ti on   a s  ( 3) .     ( , ) = ( , )   ( 3)       C onvolut io n l a ye r u s in g di f f e r e nt   la ye r s  t o e va lu a te  t he  c om pl e xi ty  of  e ve r y  i m a ge , t he   c onvolut io n  l a ye r   e va lu a te s  a  r e s tr ic te d numbe r  of  i nput  i m a ge s . I di r e c tl y c or r e s ponds  w it h t he  f e a tu r e s  of  t he  i m a ge s .     = ( 1    +   )   ( 4 )     N i   r e f e r s   to   a in put   opt io n.  A a ddi ti ve   bi a s   b   w a s   th e r e by  ge n e r a te d.  A f te r   a ppl yi ng  th e   ke r ne to   m a i it  de te r m in e d i f  m a p   a nd ma k   a dde d up to m a i .     M a pool in la ye r i or de r   to   de c r e a s e   f it ti ng  a nd  th e   s iz e   o f   th e   ne ur ons   us e in   th e   dow n - s a m pl in g   la ye r th is   la ye r   is   de pl oye d.  W hi le   r e duc in th e   c om put a ti o na r a te f e a tu r e   m a di m e ns io ns tr a in in le ngt h,  a nd  num be r   of   pa r a m e te r s th e   pool in la y e r   m it ig a te s  ove r f it ti ng.  H a lf   of   th e   tr a in in da ta   a nd  a ll   of  t he  t e s da ta  m us be  c on s id e r e d ove r f it ti ng.     F ul ly   c onne c te la ye r i m a ge s   ha ve   be e c l a s s if ie u s in th e   f ul ly - c onne c te la ye r B e f or e   e v e r c onvolut io na la ye r th e r e   e xi s th e   f ul ly   li nke la ye r s T he   m a ppi ng  be twe e th e   in put   a nd  out put   r e pr e s e nt a ti ons   i s   m a de   e a s ie r   by   th e   f ul ly   c onne c te la y e r A th e   ve r to p   of   th e   n e twor k,  you' ll   f in f ul ly  c onne c te d l a ye r s . T h e  f ul ly  c onne c te d l a ye r  t a ke s  i ts  i nput  f r om  t he  m a x pooli ng l a ye r .     S of tM a la ye r a   nor m a li z e pr oba bi li ty   di s tr ib ut io is   c r e a te d   f r om   th e   s c or e s   by  m e a n s   of   th e   S of t M a la ye r T he   out put   is   f e in to   th e   c la s s if ie r I n   th e   S o f t M a la ye r pl a nt   di s e a s e s   a r e   c a te gor iz e us in th e   w e ll - known s of tm a x c la s s if ie r .     ( ) = = 1   ( 5)     A   C N N   m ode id e nt if ie s   pa tt e r ns   in   im a ge s   us in f il te r s   a nd  c onvolut io la ye r s w it th e   pr oc e s s e d   da ta   pa s s e th r ough  R e L U   to   e li m in a te   ne ga ti ve   va lu e s T h e   pool in la ye r   th e r e duc e s   th e   in put   s iz e   a nd  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       O pt imi z e d c onv ol ut io n ne ur al  n e tw or k   w it h ant c ol ony  al gor it h m  f or  ac c ur at e  pl ant   …  ( Shw e ta  B ondr e )   3729   a c c e le r a te s   pr oc e s s in us in hype r pa r a m e t e r s   li ke   f il te r   s iz e s tr id e a nd  pool in ty pe   ( m a or   a ve r a ge ) A   C N N   c a ha ve   m ul ti pl e   pool in g - la ye r s   a nd  m ul ti pl e   c onvolut io n   la ye r s e ndi ng  in   f ul ly   c onne c te la ye r s   f or   c la s s if ic a ti on.  T he   dr opout  la ye r   pr e ve nt s   ove r f it ti ng,  w hi le   th e   s of tm a f unc ti on  out put s   pr oba bi li ti e s   f or   c la s s e s T h e   pr opos e 16 - la ye r   C N N   m ode in c lu de s   f iv e   c onvolut io la ye r s th r e e   ba tc nor m a li z a ti on  la ye r s two  m a x - pool in la ye r s a nd  f iv e   f ul ly   c onne c te la ye r s de s ig ne to   de te c pl a nt   le a f   di s e a s e s .   A lg or it hm  1 s how s   th e  A C O - C N N .     A lg or it hm  1.  A C O - C N N   1.   L oa d a ta s e ( le a f  i m a ge s )   L =  { L 1, L 2, L 3,   …}   2.   P r e pr oc e s s in g I m a ge s   L pp= L - k   3.   F e a tu r e   e xt r a c ti on   S e th e  i nf e c te d por ti on' s  be gi nni ng point  t o z e r o   I f  ( A nt  m ove s  on t o t he  ne xt  pos it io n.)   G a th e r  t he  s ubs e t   U s in ( 1 ) , l oc a te  t he  a r e a  of  t he  l e a f  t ha is  a f f e c te d.   E ls e   U s in ( 2 ) , i de nt if y t he  ne xt   c om pone nt   C ont in ue  unt il  t he  s to ppi ng c ondi ti on i s  s a ti s f ie d.   E ndi f   4.   R e tu r n   O ut put H e a lt hy a nd unhe a lt hy l e a f  c la s s if ic a ti on       4.   R E S U L T S   A N D  D I S C U S S I O N   W e   im pl e m e nt e th e   s ugge s te a ppr oa c us in P yt hon  3.7.10  a nd  a s s e s s   it   a ga in s ot h e r     w e ll - known,  s ta te - of -   th e - a r m a c hi ne - le a r ni ng  im a ge   c la s s i f ie r s   f or   pl a nt   di s e a s e   pr e di c ti on.  D if f e r e nt   da ta s e ts   f or   r ic e   a nd  pot a to e s   w e r e   us e to   tr a in   th e s e   m ode ls ,   a nd  th e   m ode pe r f or m a nc e   pa r a m e te r s   w e r e   th e n c om pa r e d. I n c om pa r is on t o e xi s ti ng c la s s if ie r s , t he  s ugge s te d C N N  m ode out pe r f or m e d t he  da ta s e ts  f or   r ic e   a nd  pot a to e s F ig ur e   di s pl a th e   C N N   m ode a r c hi te c t ur e s   a nd  hyp e r - pa r a m e te r   s e tu ps   is   s how in   T a bl e   2.   I de e p   ne ur a ne twor k v a lu a bl e   e le m e nt s   f r om   th e   in put   im a ge   a r e   e xt r a c te to   pr oduc e   pr e c i s e   pr e di c ti ons T he   a ppl ic a ti on  of   f il te r s   to   th e   in put   im a ge   a e a c la ye r   of   th e   C N N   m ode l   pr oduc e s   a c ti va ti on  m a ps  or  f e a tu r e  m a ps .       T a bl e   2 . P a r a m e te r s  f or  C N N  m ode tr a in in g   P a r a m e t e r s   V a l ue   S i z e  od ba t c h   32   A c t i va t i on f unc t i on   S of t M a x, R e LU   M e t r i c s   A c c ur a c y   L os s   S pa r s e _c a t e gor i c a l _c r os s e nt r opy   O pt i m i z e r   A da m  a nd l e a r ni ng r a t e  ( l r )  =0.0001       F e a tu r e   e xt r a c ti on  r e tr ie ve f o r   a   pa r ti c ul a r   pi c tu r e   c a be   ga in e by  a na ly z in th e   out put   a c ti va ti on   m a ps   of   e a c la ye r T unde r s ta nd  th e   m od e l' s   in ne r   w or ki ng s   f or   a   gi ve in put   a a   c e r ta in   la ye r on e   c a lo ok  a th e   a c ti va ti on  m a or   th e   f il te r E a c m ode l   la ye r   ga th e r s   th e   c ha r a c te r is ti c s   m a ps   f or   a   s pe c if ic   in put   im a ge   of   pot a to e s a s   s how in   F ig ur e   3.  A s   c a be   obs e r ve i F ig ur e   3,  th e   f ir s la ye r   ke e ps   pr a c ti c a ll a ll   of   th e   de ta il s   or   in f or m a ti on  f r om   th e   or ig in a in put te im a ge in c lu di ng  th e   c om pl e te   s ha pe   of   th e   le a f F e a tu r e s   li ke   s in gl e   bor de r s c or ne r s a nd   a ngl e s   a r e   e xt r a c te d   f r om   de e pe r   la ye r s . T hi s   m e a n s   th a in   or de r   to   c la s s if im a ge s de e pe r   la ye r s   c a n   a c c e s s   m or e   r e le va nt   d a ta T e s ti ng  a nd  tr a in in ha ve   be e n   c om pl e te on   th e   s ugge s te d C N N   m ode l.   A ppl yi ng  th e   " s pa r s e _c a te gor ic a l_ c r os s e nt r opy"   lo s s   f unc ti on  a nd  us in a c c ur a c y   a s  t he  m e tr ic , t he  A da m  K e r a s  opt im iz e r  i s  ut il iz e d w it h a  l e a r n in g r a te  of  0.0001.   T he   pr opos e m e th od   ha s   be e n   e va lu a te d   ut il iz in im a ge s   of   th e   ga th e r e le a f   s a m pl e s .   T di f f e r e nt ia te   be twe e he a lt hy  a nd  unhe a lt hy  le a ve s ,   th e   pr op os e te c hni que   us e s   A C O - C N N F our   w id e ly   us e e va lu a ti on  m e a s ur e s   c a t e gor iz a ti on  r e c a ll pr e c is io n,  a c c u r a c y,  a nd  F s c or e   a r e   e xa m in e in   th e   s tu dy.   T he   s uppl ie le a f   im a ge s   a r e   a c c ur a te ly   r e pr oduc e d   by  pr e c is io n P r e c is io is   a   m e a s ur e   of   how   w e ll   a   c la s s if ie r   pe r f or m s P r e c is io is   in c r e a s e w he th e r e   a r e   f e w e r   pos it iv e   s ig na ls   f r om   th e   pl a nt   le a f w hi le   pr e c is io n i s  de c r e a s e d w he n t he r e  a r e  m or e  pos it iv e  s ig na ls . T he  r e c a ll  r a te s  t he  pe r f or m a nc e  of  t he  c la s s if ie r .   T he  i nc r e a s e  of  pos it iv e  s a m pl e s  f ound c or r e s ponds  w it h t he  r e c a ll .   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 14 , N o.  5 O c to be r   20 25 3724 - 3733   3730    =  +   +  +  +      ( 6)      =   +    ( 7)     =   +    ( 8)     R e ga r di ng r e c a ll , pr e c is io n, a nd a c c ur a c y, t he  A C O - C N N  m ode pe r f or m e d be tt e r  t ha n t he  S V M  a nd   C N N   m ode ls C N N ' s   r a te   is   81.6%   a s   oppos e to   S V M ' s   8 0%   a c c ur a c r a te .   W it a a c c ur a c r a te   of   91.00% th e   A C O - C N N   m ode h a s   th e   hi ghe s F 1 - s c or e   va lu e ,   a nd  th e   m e th odol ogy  a s   a   w hol e   out pe r f or m s   c om pe ti ng  m ode ls   in   te r m s   of   r e c a ll pr e c is io n,  a nd  a c c ur a c y.   F ig ur e   4   s how s   th e   m ode pe r f or m a nc e ,     F ig ur e   4 ( a )   s how s   th e   pe r f or m a nc e   m e tr ic s   a nd   F ig ur e   4 ( b s how s   th e   c onf us io m a tr ix ,   va li da t e s   th e s e   f in di ngs T he   be s a c c ur a c of   95%   is   pr ovi de by   th e   pr opo s e a lg or it hm   f or   pot a to   e a r ly   bl ig ht   is   95% w hi le  t he  a c c ur a c f or  r ic e  ba c te r ia bl ig ht , a nd pe ppe r  l e a f  s pot  i s  91%  a nd 89% , r e s pe c ti ve ly .           F ig ur e  3 .   C N N  m ode di a gr a m   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       O pt imi z e d c onv ol ut io n ne ur al  n e tw or k   w it h ant c ol ony  al gor it h m  f or  ac c ur at e  pl ant   …  ( Shw e ta  B ondr e )   3731       ( a )   ( b)     F ig ur e  4 .   M ode p e r f or m a nc e   of   (a )  pe r f or m a nc e  m e tr ic s   a nd   ( b)   c onf us io n m a tr ix       5.   C O N C L U S I O N   T hi s   pa pe r   de te c te di s e a s e s   in   pl a nt   le a ve s   us in a A C O - C N N   m ode l.   D a ta s e ts   f or   pot a to e s ,   pe ppe r s a nd   r ic e   w e r e   us e d   in   th is   in ve s ti ga ti on.  F or   pot a to   le a f   di s e a s e ,   our   m ode r e a c he a   de te c ti on   a c c ur a c of   95.00% A   to ta of   5,932   r ic e   phot ogr a phs   a nd  1 ,500  im a ge s   of   di s e a s e a nd  he a lt hy  pe ppe r ,   pot a to a nd  r ic e   le a ve s   w e r e   u s e in   th is   in v e s ti ga ti on.  W he n   c om pa r e to   e xi s ti ng  to p - ti e r   m a c hi ne   le a r ni ng  pi c tu r e   c la s s if ie r s   li ke   S V M   a nd C N N th e   pr opos e d   m ode de m ons tr a te s ig ni f ic a nt ly   hi ghe r  a c c ur a c y.   C N N   c la s s if ie r  w a s  ut il iz e d f or  t he  or ga ni z a ti on, whe r e a s  A C O  w a s  e m pl oye d f or  f e a tu r e  e xt r a c ti on. T he  s ugge s te m e th od  is   us e to   di s ti ngui s be twe e in f e c te a nd  he a lt hy  le a ve s   u s in opt im iz a ti on  a nd  s e a r c a lg or it hm s   in s pi r e by  na tu r e hype r pa r a m e te r s   o f   th e   p r opos e C N N   m ode l,   in c lu di ng  ba tc s iz e num be r   o f   e poc hs ,   qua nt it of   c onvolut io na la ye r s a c ti va ti on  f unc ti ons   f or   c on vol ut io na la ye r s num be r   of   f ul ly   c onne c te d   la ye r s num be r   of   ne ur ons   pe r   la ye r a nd  f il te r   di m e ns io ns m a be   tu ne in   f ut ur e   s tu di e s T he   pe r f or m a nc e   of  t he  m ode m a y be  f ur th e r  i m pr ove d by c a r e f ul  c hoi c e  of  t he s e  hype r - pa r a m e te r s .       F U N D I N G  I N F O R M A T I O N   A ut hor s  s ta te  no f undi ng i nvol ve d.       A U T H O R  C O N T R I B U T I O N S  S T A T E M E N T   T hi s   jo ur na us e s   th e   C on tr ib ut or   R ol e s   T a xonomy  ( C R e di T )   to   r e c ogni z e   in di vi dua l   a ut hor   c ont r ib ut io ns , r e duc e  a ut hor s hi p di s put e s a nd f a c il it a te  c ol la bo r a ti on.      N am e  o f  A u t h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   S hw e ta  V . B ondr e                               U m a  Y a da v                               V ip in  D . B ondr e                               P oor va  A gr a w a                                 C     C onc e pt ua l i z a t i on   M     M e t hodol ogy   So     So f t w a r e   Va     Va l i da t i on   Fo     Fo r m a l  a na l ys i s   I     I nve s t i ga t i on   R     R e s our c e s   D   :   D a t a  C ur a t i on   O   :   W r i t i ng  -   O r i gi na l  D r a f t   E   :   W r i t i ng  -   R e vi e w  &   E di t i ng   Vi     Vi s ua l i z a t i on   Su     Su pe r vi s i on   P     P r oj e c t  a dm i ni s t r a t i on   Fu     Fu ndi ng a c qui s i t i on         C O N F L I C T  O F  I N T E R E S T  S T A T E M E N T   T he  a ut hor s  de c la r e  no c onf li c ts  of  i nt e r e s t.       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 14 , N o.  5 O c to be r   20 25 3724 - 3733   3732   D A T A  A V A I L A B I L I T Y     T he   da ta   th a s uppor th e   f in di ngs   of   th is   s tu dy  a r e   ope a va il a bl e   in   K a ggl e   a t   ht tp s :/ /ww w .ka ggl e .c om /d a ta s e ts /a bda ll a h a li de v/ pl a nt vi ll a ge - da ta s e t.         R E F E R E N C E S   [ 1]   M . C .  H unt e r , R .  G .  S m i t h, M .  E . S c hi pa ns ki ,  L .  W . A t w ood,  a nd  D . A .  M or t e ns e n, “ A gr i c ul t ur e  i n  2050:  r e c a l i br a t i ng t a r ge t s  f or   s us t a i na bl e  i nt e n s i f i c a t i on,”   B i oSc i e nc e , vol . 67, no. 4, pp. 386 391, A pr . 2017, doi :  10.1093/ bi os c i / bi x010.   [ 2]   J . E . V .   D .   W a a l s , L . K or s t e n, a nd B . S l i ppe r s G e ne t i c  di ve r s i t y a m ong A l t e r n a r i a  s ol a ni  i s ol a t e s  f r om  pot a t oe s  i n S out h A f r i c a ,”   P l ant  D i s e as e , vol . 88, no. 9, pp. 959 964, S e p. 2004, doi :  10.1094/ P D I S .2004.88.9.959.   [ 3]   V S um a R A S he t t y,  R F .   T a t e d,  S .   R oha n,  a nd  T S .   P uj a r ,   C N N   ba s e l e a f   di s e a s e   i de nt i f i c a t i on  a nd  r e m e dy   r e c om m e nda t i on  s ys t e m ,”   i P r oc e e di ngs   of   t he   3r I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  E l e c t r oni c s   and  C om m uni c at i on  and  A e r os pac e   T e c hnol ogy , I C E C A  2019 , I E E E J un. 2019, pp. 395 399 , doi :  10.1109/ I C E C A . 2019.8821872.   [ 4]   M A J a s i m   a nd  J M A . - T uw a i j a r i P l a nt   l e a f   d i s e a s e s   de t e c t i on  a nd  c l a s s i f i c a t i on  us i ng  i m a ge   pr oc e s s i ng  a nd  de e l e a r ni ng   t e c hni que s ,”   i P r oc e e di ng s   of   t he   2020  I nt e r nat i onal   C onf e r e n c e   on  C om put e r   Sc i e nc e   and  Sof t w a r e   E ngi ne e r i ng,  C SA SE   2020 2020, pp. 259 265 , doi :  10.1109/ C S A S E 48920.2020.9142097.   [ 5]   S V M i l i t a nt e B D G e r a r do,   a nd  N V D I oni s i o,  P l a nt   l e a f   de t e c t i on  a nd   di s e a s e   r e c ogni t i on  us i ng  de e l e a r ni ng,”   i 2019  I E E E   E ur as i C onf e r e nc e   on  I O T C om m uni c at i on  and  E ngi ne e r i ng,  E C I C E   2019 I E E E ,   O c t 2019,  pp.   579 582   doi :  10.1109/ E C I C E 47484.2019.8942686.   [ 6]   M A ga r w a l A S i ngh,  S .   A r j a r i a A .   S i nha a nd  S G upt a T oL e D :   t om a t l e a f   di s e a s e   de t e c t i on  us i ng  c onvol ut i on  ne ur a l   ne t w or k,”  i P r oc e di a C om put e r  Sc i e nc e , 2020, pp. 293 301 , doi :  10.1016/ j .pr oc s .2020.03.225.   [ 7]   S A r ya   a nd  R S i ngh,   A   c om pa r a t i ve   s t udy  of   C N N   a nd  A l e xN e t   f or   de t e c t i on  of   di s e a s e   i pot a t a nd  m a ngo  l e a f ,”   i n   I E E E   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  I s s u e s   and  C hal l e nge s   i I nt e l l i ge nt   C om put i ng  T e c hni que s I C I C T   2019 I E E E S e p.  2019,  pp.  1 6 doi :  10.1109/ I C I C T 46931.2019.8977648.   [ 8]   K A ur a ngz e b,  F A km a l M A .   K h a n,  M S ha r i f a nd  M Y J a ve d,  A dva n c e m a c hi ne   l e a r ni ng  a l gor i t hm   ba s e s ys t e m   f or   c r ops   l e a f   di s e a s e s   r e c ogni t i on,”   i P r oc e e di ngs   -   2020  6t C onf e r e n c e   on  D at Sc i e nc e   and  M ac hi ne   L e a r ni ng  A ppl i c at i ons ,   C D M A  2020 , 2020, pp. 146 151 , doi :  10.1109/ C D M A 47397.2020.00031.   [ 9]   S A W a gl e   a nd   R H a r i kr i s hna n,  C om pa r i s on  of   pl a nt   l e a f   c l a s s i f i c a t i on  us i ng  m odi f i e A l e x N e t   a nd  s uppor t   ve c t or   m a c hi ne ,   T r ai t e m e nt  du Si gnal , vol . 38, no. 1, pp. 79 87, F e b. 2021, doi :  10.18280/ T S .38 0108.   [ 10]   M R M i a S R oy,  S K D a s a nd  M A R a hm a n,  M a ngo  l e a f   di s e a s e   r e c ogni t i on  us i ng  ne ur a l   ne t w or a nd  s uppor t   ve c t or   m a c hi ne ,”   I r an J our nal  of  C o m put e r  Sc i e n c e , vol . 3, no. 3, pp. 185 193, S e p. 2 020, doi :  10.1007/ s 42044 - 020 - 00057 - z.   [ 11]   S P M oha nt y,  D P .   H ughe s a nd  M S a l a t U s i ng  de e l e a r ni ng  f or   i m a ge - ba s e pl a nt   di s e a s e   de t e c t i on,”   F r ont i e r s   i P l ant   Sc i e nc e , vol . 7, no. S e pt e m be r , pp. 1 10, 2016, doi :  10.3389/ f pl s .2016.01419.   [ 12]   F I s l a m M N H oq,   a nd  C M R a hm a n,  A ppl i c a t i on  of   t r a ns f e r   l e a r ni ng  t de t e c t   pot a t di s e a s e   f r om   l e a f   i m a ge ,”   i 2019   I E E E   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  R obot i c s ,   A ut om at i on,  A r t i f i c i al - I nt e l l i ge n c e   and  I nt e r n e t - of - T hi ngs R A A I C O N   2019 I E E E N ov. 2019, pp. 127 130 , doi :  10.1109/ R A A I C O N 48939.2019.53.   [ 13]   N K E .,  K .   M .,  P P .,  A R .,  a nd   V S .,   T om a t l e a f   di s e a s e   de t e c t i o us i ng  c onvol ut i ona l   ne ur a l   ne t w o r w i t da t a   a ugm e nt a t i on,”   i 2020  5t I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  C om m uni c at i on  and  E l e c t r oni c s   S y s t e m s I E E E J un.  2020,    pp. 1125 1132 , doi :  10.1109/ i c c e s 48766.2020.9138030.   [ 14]   A F ue nt e s S Y oon,  S C K i m a nd  D S P a r k,  A   r obus t   d e e p - l e a r ni ng - ba s e de t e c t or   f or   r e a l - t i m e   t om a t pl a nt   di s e a s e s   a nd   pe s t s  r e c ogni t i on,”   Se n s or s , vol . 17, no. 9, 2017, doi :  10.3390/ s 17092022.   [ 15]   L L i ,   S Z ha ng,  a nd   B W a ng,  P l a nt   di s e a s e   de t e c t i on  a nd  c l a s s i f i c a t i on  b de e l e a r ni ng  -   a   r e vi e w ,”   I E E E   A c c e s s vol 9,     pp. 56683 56698, 2021, doi :  10.1109/ A C C E S S .2021.3069646.   [ 16]   M E P ot he a nd   D M L P a i ,   D e t e c t i on   of   r i c e   l e a f   di s e a s e s   us i ng   i m a ge   p r oc e s s i ng,”   i n   P r oc e e di ng s   of   t he   4t I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  C om put i ng  M e t hodol ogi e s   and  C om m uni c at i on,  I C C M C   2020 I E E E ,   M a r 2020,  pp.  424 430   doi :  10.1109/ I C C M C 48092.2020.I C C M C - 00080.   [ 17]   J N R e ddy,  K .   V i nod,  a nd   A S .   R A j a i A na l ys i s   of   c l a s s i f i c a t i on  a l gor i t h m s   f or   pl a nt   l e a f   di s e a s e   de t e c t i on,”   i P r oc e e di ngs   of   2019  3r I E E E   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  E l e c t r i c al C om put e r   and  C o m m uni c at i on  T e c hnol ogi e s I C E C C T   2019 I E E E ,   F e b. 2019, pp. 1 6 , doi :  10.1109/ I C E C C T .2019.8869090.   [ 18]   M I s l a m A D i nh,  K .   W a hi d,  a nd  P B how m i k,  D e t e c t i on  of   pot a t di s e a s e s   us i ng  i m a ge   s e gm e nt a t i on  a nd  m ul t i c l a s s   s uppor t   ve c t or  m a c hi ne ,”  i C anadi an C onf e r e nc e  on E l e c t r i c al  and  C om put e r  E ngi ne e r i ng , 2017 , doi :  10.1109/ C C E C E .2017.7946594.   [ 19]   K P e r ve e e t   al . M ul t i di m e ns i ona l   a t t e nt i on - ba s e C N N   m od e l   f or   i de nt i f yi ng  a ppl e   l e a f   di s e a s e ,”   J our nal   of   F ood  Q ual i t y vol . 2023, pp. 1 12, F e b. 2023, doi :  10.1155/ 2023/ 9504186.   [ 20]   M J A S oe e t   al . T e a   l e a f   di s e a s e   de t e c t i on  a nd  i de nt i f i c a t i on  ba s e on   Y O L O v7  ( Y O L O - T ) ,”   Sc i e nt i f i c   R e por t s ,   vol 13,     no. 1, A pr . 2023, doi :  10.1038/ s 41598 - 023 - 33270 - 4.   [ 21]   A K S i ngh,  S .   V N .   S r e e ni va s u,   U S .   B K M a ha l a xm i H .   S ha r m a D .   D P a t i l a nd  E A s e ns o,   H ybr i f e a t ur e - ba s e d   di s e a s e   de t e c t i on  i pl a nt   l e a f   u s i ng  c onvol ut i ona l   n e ur a l   ne t w or k,  ba y e s i a n   opt i m i z e S V M a nd  r a ndom   f or e s t   c l a s s i f i e r ,”   J ou r nal   of   F ood Q ual i t y , vol . 2022, pp. 1 16, F e b. 2022, doi :  10.1155/ 2022/ 2845320.   [ 22]   J A ndr e w J E uni c e D E P ope s c u,  M K C how da r y,  a nd  J H e m a nt h,  D e e l e a r ni ng - ba s e l e a f   di s e a s e   de t e c t i on  i c r ops   us i ng i m a ge s  f or  a gr i c ul t ur a l  a ppl i c a t i on,”   A gr onom y , vol . 12, no. 10, O c t . 202 2, doi :  10.3390/ a gr onom y12102395.   [ 23]   Z ur   R e hm a e t   al . R e c ogni z i ng  a ppl e   l e a f   di s e a s e s   us i ng  a   nove l   pa r a l l e l   r e a l - t i m e   p r oc e s s i ng  f r a m e w or ba s e on  M A S K   R C N N   a nd  t r a ns f e r   l e a r ni ng:   a n   a ppl i c a t i on  f or   s m a r t   a gr i c ul t ur e ,”   I E T   I m age   P r oc e s s i ng vol .   15,  no.  10,   pp.  2157 2168 ,     A ug. 2021, doi :  10.1049/ i pr 2.12183.   [ 24]   P M a s ki   a nd  A T hondi ya t h,  P l a nt   di s e a s e   de t e c t i on  us i ng  a dva nc e de e l e a r ni ng  a l gor i t hm s :   a   c a s e   s t udy  of   pa pa ya   r i ng   s po di s e a s e ,   i 2021  6t I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e   on  I m age V i s i on  and  C om put i ng,  I C I V C   2021 I E E E J ul 2021,   pp.  49 54   doi :  10.1109/ I C I V C 52351.2021.9526944.   [ 25]   Z L i u,  X X i a ng,  J .   Q i n,  Y T a n,  Q Z ha ng,  a nd  N .   N X i ong,  I m a ge   r e c ogni t i on  of   c i t r us   di s e a s e s   ba s e on  de e l e a r ni ng,”   C om put e r s , M at e r i al s  and C ont i nua , vol . 66, no. 1, pp. 457 466, 2021, doi :  10. 32604/ c m c .2020.012165.   [ 26]   X X i e Y M a B L i u,  J H e S L i a nd  H W a ng,  A   de e p - l e a r ni ng - ba s e r e a l - t i m e   de t e c t or   f or   g r a pe   l e a f   di s e a s e s   us i n g   i m pr ove d c onvol ut i ona l  ne ur a l  ne t w or ks ,”   F r ont i e r s  i n P l ant  Sc i e nc e , vol . 11, J un. 2020, doi :  10.3389/ f pl s .2020.00751.   [ 27]   A R a m c ha r a e t   al . A   m obi l e - ba s e de e l e a r ni ng  m ode l   f or   c a s s a va   di s e a s e   di a gnos i s ,   F r ont i e r s   i P l ant   Sc i e nc e vol 10,   M a r . 2019, doi :  10.3389/ f pl s .2019.00272.   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       O pt imi z e d c onv ol ut io n ne ur al  n e tw or k   w it h ant c ol ony  al gor it h m  f or  ac c ur at e  pl ant   …  ( Shw e ta  B ondr e )   3733   B I O G R A P H I E S  O F  A U T H O R S       Dr.  Shweta  V.  Bondre           holds  Ph . D .   in  Computer   Science  and  En gineering  from  GHRU  Amravati,  India,  and  is  currently  an  Assistant  Professor  at  Ramdeobaba  University  (formerly  Shri  Ramdeobaba  College   of  Engineering  and   Management ).  With  over  14   years  of   experience.  She   has  developed  expertise  in  data  science,   machine  le arning DBMS,  big  data  manageme nt,  and  data  mining .   Her  extensive  contributions   to  aca demia  and  industry  are   reflected  in  her  authorship   of  20 +   research  papers   published   in   esteemed  journals  an d   conferences.  She ca n be c ontact ed at  e mail: shwetab ondre1510@gmail.com.         Dr.  Uma  Yadav          holds  Ph . D .   in  Computer  Science  and  Engineering  from   GHRU  Amravati,  India .   S he  currently  serves  as   an  Assistant  Pr ofessor  at  Ramdeobaba   University  (formerly  Shri   Ramdeobaba  College   of  Engineering   and  Management),  where  she   specializes  in  data  science,  machine  learning,  cloud  computing,  big  data  management,  and   data  mining.  With  over  14  yea rs  of  p rofes siona exp erien ce,  sh e   has  mad sig nific ant   contrib ution to   bot ac adem ia  a nd  i ndust ry, autho ring   and   co - autho rin 20+  resea rch paper in   refere ed jo urnal s and  conf erenc es. S he c an be  cont acted  at e mail:  uma .y adav12@ g mail .com.         Dr.  Vipin  D.  Bondre           received  his   B.  Tech .   from  North  Mahar ashtra  University  Jalgaon  and  M.  Tech  degrees  from  Rashtrasant   Tukadoji  Mahara raj  Nagpur  University,  Nagpur in 2005 and 2 011 respectively.  He has been  awarded Ph . D .   in  wireless communication   in  2020  from  RTMNU,  Nagpur  University.  He  is  an  Assistant  Pr ofessor  at  Yeshwantrao   Chavan  College  of  Engineering,  Nagpur,   an  autonomous  institute.   He   researches   interests  include  wireless  communication  and  embedded  systems He  has  au thored/co - authored  25+   research  papers  in  refereed  journals  and  conferences.  H e   can  be  contacted  at  e mail:   vipin.bondre@ gmail.com.         Dr.  Poorva  Agrawal           obtained  her  Ph . D .   degree   in  Compute Science  and  Engineering  from  Symbiosis  International   (Deemed  University),  Pune India  in  2020.   She  has   been  engaged  in  research  and  teaching   for  more  than  12   years.  At  pr esent  she  is  working  a s   Senior  Assistant  Professor  in  CSE  Dep artment  at  Symbiosis  Institute   of  Technology  Nagpur,   Symbiosis  Inter nationa (Dee med  Univer sity)  Pune,  MH,  India.   She  has  prese nted  more  than  30  papers  in  internationa l/national  journals/con ferenc es .   Her  res earch  interests  include   artificial   intell igence,  machine  learning,   data  science,  and  c ompu ter  vision She  can  be   contacted  at e mail: poorva. agrawa l@ sitnagpur.siu.e du.in.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.