I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b er   20 25 ,   p p .   5 3 3 6 ~ 5 3 4 6   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 6 . pp 5 3 3 6 - 5 3 4 6           5336       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Plant  disea se  dete ction a nd clas sifi c a tion: bas ed on m a chine  lea rning   a nd Eig ( H ess ) - co - o ccurr e nce histog ra ms  of  oriented   g ra dients       E Aro us s El   M eh di 1 B a ra k a t   L a t if a 2 Sil ka H a s s a n 3   1 ELI TES La b o r a t o r y ,   D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   M a t h e mat i c s ,   H i g h e r   S c h o o l   o f   T e c h n o l o g y ,   C h o u a i b   D o u k k a l i   U n i v e r s i t y ,   El   J a d i d a ,   M o r o c c o   2 M a n a g e me n t   o f   S u st a i n a b l e   A g r i c u l t u r e   L a b o r a t o r y ,   H i g h e r   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y ,   C h o u a i b   D o u k k a l i   U n i v e r si t y ,   El   J a d i d a ,   M o r o c c o   3 La R O S E R I   La b o r a t o r y ,   D e p a r t m e n t   o f   c o m p u t e r   s c i e n c e s ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e s,  C h o u a i b   D o u k k a l i   U n i v e r si t y ,   E l   Ja d i d a ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   3 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 1 5 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Sep   1 4 ,   2 0 2 5       Ag ricu lt u ra d istri c ts  p ro v id e   h ig h - q u a li ty   f o o d   a n d   c o n tri b u te  su b sta n ti a ll y   to   e c o n o m ic  g ro wt h   a n d   p o p u la ti o n   s u p p o rt .   Ho we v e r,   p lan d ise a se c a n   d irec tl y   re d u c e   fo o d   p r o d u c ti o n   a n d   th re a ten   sp e c ies   d iv e rsity .   T h e   u se   o f   p re c ise ,   a u to m a ted   d e tec ti o n   tec h n i q u e f o e a rly   d ise a se   id e n ti fi c a ti o n   c a n   imp ro v e   f o o d   q u a li t y   a n d   m it ig a te  e c o n o m ic  lo ss e s.  Ov e t h e   p a st  d e c a d e ,   n u m e ro u m e th o d h a v e   b e e n   p r o p o se d   fo r   p lan d ise a se   c las sifica ti o n ,   a n d   in   re c e n y e a rs  th e   f o c u h a sh ift e d   t o wa rd   d e e p   lea rn i n g   a p p r o a c h e s   b e c a u se   o t h e ir  o u tstan d i n g   p e rfo rm a n c e .   In   th is   stu d y ,   we   e m p lo y   th e   Ei g (He ss ) - co - o c c u rre n c e   h ist o g ra m o o rien ted   g ra d ien ts  ( Co HO G )   d e sc rip to a l o n g sid e   p re - train e d   m a c h in e - lea rn in g   m o d e ls  t o   a c c u ra tely   id e n ti f y   v a ri o u p lan d ise a se s.   We  a p p ly   p rin c i p a c o m p o n e n a n a ly sis   (P CA)  fo d ime n sio n a li ty   re d u c ti o n ,   t h e re b y   e n h a n c in g   c o m p u tatio n a l   e fficie n c y   a n d   o v e ra ll   m o d e l   p e rfo rm a n c e .   Ou r   e x p e rime n ts  we re   c o n d u c ted   o n   th e   p o p u lar   P lan tVi ll a g e   d a tab a se ,   wh ich   c o n tai n 5 4 , 3 0 5   ima g e a c ro ss   3 8   d ise a se   c las s e s.  We  e v a lu a te  m o d e p e rfo rm a n c e   u sin g   c la ss ifi c a ti o n   a c c u ra c y ,   se n siti v it y ,   sp e c ifi c it y ,   a n d   F 1 - sc o re ,   a n d   we   p e rfo rm   a   c o m p a ra ti v e   a n a l y sis  a g a i n st  sta t e - of - th e - a rt  m e th o d s.  T h e   fin d in g in d ica te  th a th e   a p p ro a c h   we   p ro p o s e d   a c h iev e u p   t o   9 9 . 8 3 %   a c c u ra c y ,   o u t p e rfo rm in g   e x isti n g   m o d e ls.  Ad d it i o n a ll y ,   we   tes t h e   ro b u st n e ss   o o u r   m e th o d   u n d e v a ri o u c o n d it io n to   h ig h li g h it p o ten ti a fo r e a l - wo rld   a g ricu lt u ra l   a p p l ica ti o n s.   K ey w o r d s :   Ag r icu ltu r al    Alex Net   E ig ( Hess ) - co - o cc u r r en ce   h is to g r am s   o f   o r ien ted   g r ad ien ts   f ea tu r es   Plan t d is ea s es r ec o g n itio n     Prin cip al  co m p o n en t a n al y s is     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   E Ar o u s s E Me h d i   Dep ar tem en t o f   C o m p u ter   Sci en ce   an d   Ma th e m atics Hig h er   Sch o o l o f   T ec h n o lo g y   C h o u ai b   Do u k k ali  Un iv er s ity   3 5 4   Salam   s u b d iv is io n   2 4 0 0 0   E l Jad id a,   Mo r o cc o   E m ail:  elar o u s s i.e @ u cd . ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Ag r icu ltu r h as  b ee n   in d is p en s ab le  to   th s m o o t h   f u n ctio n in g   o f   th g lo b al  ec o n o m y ,   p r o v i d in g   b asic  f o o d ,   em p lo y m e n t,  an d   in co m e.   I r e p r esen ts   ab o u 1 2 o f   Mo r o cc o s   n atio n al  in co m an d   em p lo y s   ap p r o x im ately   3 1 o f   th p o p u latio n ,   as  is   th e   ca s in   v ar i o u s   lo an d   m id d le - in co m c o u n tr ies  th at  d ep en d   o n   ag r icu ltu r [ 1 ] .   I n   a d d itio n   to   its   ec o n o m ic  im p o r tan ce ,   ag r icu ltu r is   ess en tial  f o r   en s u r in g   f o o d   s tab ilit y ,   s u p p o r tin g   r u r al  c o m m u n ities ,   an d   p r o m o tin g   s o cio - ec o n o m ic  p r o g r ess .   I ts   i n f lu en ce   ex ten d s   t o   allied   in d u s tr ies  s u ch   as  a g r o - p r o ce s s in g   an d   s u p p ly   ch ain s ,   am p lify in g   t h eir   o v er all  im p ac o n   n atio n al  g r o wth .   Ov er   th p ast  f iv y ea r s ,   th ag r icu ltu r al  s ec to r s   co n tr ib u tio n   to   g r o s s   v alu ad d ed   ( GV A)   to   th Mo r o cc an   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         P la n t d is ea s d etec tio n   a n d   c la s s ifica tio n :   b a s ed   o n   ma ch in lea r n in g   a n d   …  ( E A r o u s s El   M eh d i )   5337   th ec o n o m y   h as  g r o wn   f r o m   1 1 . 1 6 [ 1 ] ,   u n d er s co r in g   its   p iv o tal  r o le   in   d r iv in g   ec o n o m ic  g r o wth   an d   en s u r in g   f o o d   s ec u r ity .   Ho w ev er ,   p lan d is ea s es  an d   p est   in f estatio n s   co n ti n u t o   p o s m ajo r   ch allen g es,   th r ea ten in g   b o th   th q u ality   a n d   q u a n tity   o f   g lo b al  f o o d   p r o d u ctio n   a n d   d estab ilizin g   ec o n o m ies  r elian o n   ag r icu ltu r al  o u tp u ts .   Pr o p h y lactic  tr ea tm en ts   alo n a r in ad eq u ate,   as  th e y   d o   n o f u lly   p r ev en ag r icu ltu r a l   ep id em ics  an d   en d em ics.  C o m b in ed   s y s tem s   f o r   ea r ly   i d en tific atio n ,   ac cu r ate  d iag n o s is ,   an d   r ea l - tim m an ag em en t   o f   c r o p   d is ea s es  esp ec ially   wh en   co m b in ed   with   s u s tain ab le  an d   m o d e r n   cr o p   p r o tectio n   p r ac tices  h av t h p o ten tial  t o   en s u r e   n o t   o n ly   s tab le  p r o d u ctio n   an d   p r ices,  b u t   also   lo n g - ter m   ag r icu ltu r al  r esil ien ce   an d   p r o f itab ilit y .   C las s if icatio n   is   cr itical  co m p o n e n o f   au to m ate d   p lan t   d is ea s d etec tio n ,   an d   ac cu r a te,   tim ely   r ec o g n itio n   o f   illn ess   is   es s e n tial  f o r   in f o r m ed   d ec is io n - m ak in g   in   ag r icu ltu r al  p r o d u cti o n .   I n f ec ted   p lan ts   o f ten   d is p lay   s y m p to m s   s u c h   as  s o o ty   m ar k s   o n   s tem s ,   f r u it,   f o liag e ,   o r   f l o wer s   [ 2 ] .   T h ese   d is tin ctiv e   m ar k in g s   ca n   ass is in   id en tify in g   ab n o r m alities .   Ho wev e r ,   d iag n o s in g   p lan d is ea s es  ac cu r ately   r eq u i r es   s p ec ialized   k n o wled g e   an d   co n s id er ab le  h u m an   r eso u r ce s ,   an d   m a n u al  an al y s is   ca n   b s u b jectiv an d   tim e - co n s u m in g .   Misd iag n o s es  b y   f ar m er s   o r   s p ec ialis ts   ca n   lead   to   in ap p r o p r iate  tr ea tm en ts ,   wh ich   m a y   d am ag cr o p   q u ality   an d   y ield   an d   e v en   co n tam in ate  th e   en v ir o n m en if   in co r r ec ch e m icals  ar ap p lied   [ 3 ] .   R ec en ad v an ce s   in   m ac h in lear n i n g   an d   d ee p   lear n in g   h av e   r ev o lu tio n ized   d iag n o s tic  tech n iq u e   f o r   p la n t d is ea s es.   A u t o m a t e d   d i g es t i o n   a n d   f e a tu r e   e x t r a c t i o n   h a v b e c o m e   m o r e   a c c e s s i b l e ,   e n a b li n g   m o r e   a c c u r a te  i m a g e - b a s e d   r e p r es e n t at i o n s   o f   d i s e as s y m p t o m s .   T h r e c en t   a c c es s i b i li t y   o f   l a r g e   i m a g d a t a b a s e s ,   p o w e r f u l   G P Us ,   a n d   a d v a n c e d   c o m p u tin g   s o f t w a r e   t h a t   a r c o m p u t a ti o n a l l y   l ess   d e m a n d i n g   h a s   p r o m p t e d   a   t r a n s i t i o n   f r o m   c l a s s ic   m e t h o d s   t o   m o d e r n   d e e p   l e a r n i n g - b a s e d   f r a m e w o r k s .   W h il e   c u r r e n t   m o d e l s   s h o w   e n c o u r a g i n g   r e s u l ts   o n   s p e c i f i c   d a ta s et s   [ 4 ] ,   t h e y   a r t y p i c al l y   t r ai n e d   o n   i m a g e s   wi t h   s i m p l e r   b a c k g r o u n d s   l i m it i n g   t h ei r   a p p l i c a t i o n   i n   r e a a g r i c u lt u r a s e tt i n g s   w h e r e   t h e   d i v e r s i t y   o f   i m a g e s   a n d   c o m p l e x it y   o f   b a c k g r o u n d s   i s   h i g h .   D i v e r s i f i c a ti o n   a n d   r e a li s m   o f   a   m o d e l' s   t r ai n i n g   d a t as e ts   i s   n e c e s s a r y   t o   i m p r o v e   g e n e r a l iz at i o n   a n d   c o n f i d e n c i n   p r e d i c t i o n s   [ 5 ] [ 7 ] .   T h e   n o v e l   c o n t r i b u t i o n   o f   t h i s   m a n u s c r i p t   i s   t h e   c r ea t i o n   o f   a   n o v e l   h y b r i d   m o d e l   f o r   d e t e c t i o n   a n d   c l a s s i f i c a ti o n   o f   p l a n t   d i s e as es .   U n l i k e   c o n v e n ti o n a l   a p p r o a c h e s   t h a t   r e l y   s o l el y   o n   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s   ( C N Ns ) ,   o u r   m e t h o d   c o m b i n e s   d e e p   f e at u r es   e x t r ac t e d   v i a   a n   i m p r o v e d   Al e x N e a r c h i t ec t u r w i t h   h a n d c r a f t e d   d e s c r i p t o r s   o b t a i n e d   f r o m   t h e   E i g ( H e s s ) - co - o c c u r r e n c e   h i s t o g r a m   o f   o r i e n t e d   g r a d i e n t s   ( C o H OG )   a l g o r i t h m ,   w h i c h   c a p t u r e s   f i n e   g e o m et r i c   a n d   t e x t u r a l   c h a r a ct e r is t i cs .   T o   b e t t e r   c o m p u t a ti o n a l   e f f i c a c y ,   we   c a r r y   o u p r i n c i p a l   c o m p o n e n t   a n al y s is   ( PC A )   f o r   d i m e n s i o n a l i t y   r e d u c t i o n ,   r e t a i n i n g   e s s e n ti a i n f o r m a t i o n   w h i l e   m i n i m i z i n g   r e d u n d a n c y .   T h i s   f u s i o n   o f   d e e p   a n d   h a n d c r a f t e d   f e a t u r e s   i n to   a   c o m p a c t   v e c t o r   e n h a n c e s   t h e   m o d e l s   r o b u s t n es s   a n d   g e n e r a l i z at i o n   c a p a b i l ity ,   p a r t i c u l a r l y   o n   i m a g e s   c a p t u r e d   u n d e r   r e a l - w o r l d   c o n d i t i o n s .   F u r t h e r m o r e ,   we   v a l i d a t e   o u r   m o d e l   o n   t w o   co n t r a s t i n g   d a t as e ts   Pl a n t Vi l lag e   a n d   P l a n t D is e as e   d e m o n s t r a t i n g   p e r f o r m a n c e   s u p e r i o r   t o   t h e   s ta t e   o f   t h e   a r t ,   w i t h   a c c u r a c y   r e ac h i n g   9 9 . 8 3 % ,   w h i le   m a i n t ai n i n g   s t a b il i t y   a c r o s s   v a r y i n g   a c q u i s it i o n   c o n d i t i o n s .   T h r e s t   o f   t h is   p a p e r   i s   s t r u c t u r e d   as   f o ll o ws:   s e c t i o n   2   p r e v i o u s   s t u d i es   w o r k   i n   t h e   r a n g e   o f   c o n t e n t - b a s e d   i m a g e   r e t r i e v al   ( C B I R ) .   S e c ti o n   3   o u t l i n e s   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d .   S e c t i o n   4   s h o w s   t h e   f i n d i n g s   f r o m   t h e   e x p e r i m e n t ,   w h i c h   a r e   c o m p a r e d   t o   e x i s t i n g   a p p r o a c h e s   i n   s e c ti o n   5 .   A t   l a s t ,   s e ct i o n   6   c o n c l u d e s   t h e   p a p e r   a n d   d i s c u s s e s   p r o s p e c t i v e   s t u d i e s .       2.   RE L AT E WO RK   T r ad itio n al  m eth o d s   to   d iag n o s p lan d is ea s es  b ased   o n   v is u al  ev alu atio n   a r s u b jectiv e,   ex p en s iv e,   tim co n s u m in g   an d   r eq u i r co n s id er ab le  m an u al  lab o u r .   T h ese  lim itatio n s   h av d r iv en   r esear ch er s   to   s ee k   m o r ef f e ctiv s o lu tio n s .   Ma n y   s tu d ies  n o r ely   o n   m ac h in lear n in g   m eth o d s   to   ac h i ev h ig h   ac cu r ac y ,   r ed u ce d   c o s ts ,   an d   g r ea ter   o b jectiv ity .   I n   th is   s ec tio n ,   we  r e v iew  k ey   wo r k s   in   th is   ar ea   a n d   h ig h lig h r ec e n t   d ev elo p m e n ts .   E ar ly   ef f o r ts   a p p lied   s h allo C NNs  with   f o u r   to   s ix   lay e r s   to   v ar io u s   cr o p s ,   ex p lo itin g   th eir   f lex ib ilit y   an d   r o b u s tn ess .   Fo r   ex am p le,   Mo h an ty   et  a l.   [ 8 ]   p r o p o s ed   an   alg o r ith m   f o r   b o t h   class if icatio n   an d   p r ep r o ce s s in g   o f   r ice  p lan im ag es,  an d   Fer en tin o s   [ 9 ]   id en tifie d   d is ea s es  in   r ice  f ield s .   C h en   et  a l.   [ 1 0 ]   im p r o v e d   u p o n   th ese  m eth o d s   b y   co m b in in g   C NNs  with   tr an s f er   lear n in g   s tr ateg ies  u s in g   ar ch itectu r es  s u ch   as M o b ileNet  an d   I n ce p tio n V 3   f o r   e n h an ce d   class if icatio n ,   r ec o g n itio n ,   an d   s eg m en tatio n   o f   p lan d is ea s es.    B as e d   o n   s e l e ct e d   g r a p e v i n e   an d   t o m a t o   d is e a s e s   f r o m   t h e   Pl a n t V il l a g e   d at a b a s e   [ 1 1 ] ,   K a r t h i k   e t   a l .   [ 1 2 ]   e m p l o y e d   a   m u l t i - cl a s s   cla s s i f i c at i o n   a p p r o a c h   u s i n g   VG G 1 6   w it h   t r a n s f e r   l ea r n i n g .   B a r b e d o   [ 1 3 ]   s u r v e y e d   m a c h i n e   l e a r n i n g   m e t h o d s   f o r   c r o p   d i s ea s c l as s i f i c at i o n ,   ex a m i n i n g   s u p e r v is e d   a p p r o a ch e s   i n cl u d i n g   n a ï v B a y e s   ( NB ) d i s c r i m i n a n t   a n a l y s is   ( D A ) ,   k - n e a r es t   n ei g h b o r s   (k - NN) s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e s   ( S V Ms ) d e c i s i o n   t r ees   ( D T s ) ,   a n d   r an d o m   f o r e s t s   ( R Fs ) .   V a r d h i n i   e t   a l .   [ 1 4 ]   c o m p a r e d   t h es w i t h   u n s u p e r v is e d   t e c h n i q u e s   K - m ea n s   c l u s t e r i n g ,   f u z z y   c l u s t e r i n g ,   a n d   G a u s s i an   m i x t u r e   m o d e l s   a s   w e ll   a s   p r e - t r a i n e d   C N Ns   l i k A l e x N e t   a n d   G o o g l e N e t   f o r   s o y b e a n   d i s e a s e   cl a s s i f i c a ti o n .   T h e   e m e r g e n c e   o f   g e n e r a t i v e   n e t w o r k s   h a s   f u r t h er   a c c e l e r a te d   d a t a   a c q u i s i t i o n   b y   o v e r c o m i n g   t r a d i t i o n a l   c o s t   an d   t i m e   c o n s t r a i n ts .   M o n d a l   e a l .   [ 1 5 ]   p r e s e n t e d   a   f r a m e w o r k   c o m b i n i n g   m o d e l - a g n o s t i c   m e t a - l e a r n i n g   ( M A ML )   w i t h   D e e p L a b V 3   f o r   l e a f   d i s e as e   a n a l y s is   a n d   e s t i m a t i o n ,   i m p r o v i n g   g e n e r a l iz a t i o n   o n   l i m it e d   d a ta s et s .   co n d i t i o n a l   g e n e r a ti v e   a d v e r s a r ia l   n e tw o r k   ( c GA N )   w a s   p r o p o s e d   b y   A b b a s   et   a l .   [ 1 6 ]   t o   e n h a n c e   m u l t i - l e a f   c la s s if i c a t i o n   b a s e d   o n   r e f e r e n c e   d a ta .   I n   a n o t h e r   s t u d y ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 3 3 6 - 5 3 4 6   5338   a   p r e - t r a i n e d   M o b i l e N et   C N a c h i e v e d   9 6 . 5 8 %   c l a s s i f i c at i o n   a c c u r a c y   f o r   t o m a t o   l e a f   d i s e a s es .   H u g h e s   a n d   S a l a t h é  [ 1 7 ]   d e m o n s t r a t e d   t h a i n c o r p o r a t i n g   a   w ei g h t e d   a v er a g e   f u s i o n   o f   g a m m a   c o r r e ct io n   a n d   m u l t i - s c al r e t i n e x   w it h   c o l o r   r e s t o r a t i o n   ( M S R C R )   p r e p r o c e s s i n g   i m p r o v e d   I n c e p t i o n V 3 s   r e c o g n i ti o n   r a t e   b y   2 9 . 7 1 % .   R e h m a n   et   a l .   [ 1 8 ]   i n t r o d u c e d   f u s i o n   t e c h n i q u es   a d a p ti n g   D en s e N e t - 121  [ 1 9 ]   t o   a c c e p t b o t h   r a w   a n d   s e g m e n t e d   l e a f   i m a g es .   P a l   a n d   K u m a r   [ 2 0 ]   d e v e l o p e d   A g r i D e t ,   d e e p   l e a r n i n g b a s e d   d e t e c tio n   f r a m e w o r k   f o r   q u a n t i f y i n g   d i s e a s e   s e v e r it y   o n   p l a n t   l e a v e s .   S u n il   e t   a l .   [ 2 1 ]   p r o p o s e d   a   m u l t i - l e v e l   f e a tu r e   f u s i o n   n e t w o r k   b a s e d   o n   R es N et - 5 0   w it h   a n   a d a p t i v e   at t e n ti o n   m e c h a n is m ,   e n a b l i n g   d e e p e r   i n s i g h t s   a ch a n n e l ,   s p at i a l ,   a n d   p i x e l   l e v e ls .   F i n a ll y ,   A n h   a n d   D u c   [ 2 2 ]   r e v i e w e d   1 6 0   s t u d i es   a c r o s s   5 0   p l a n l e a f   d at a s et s ,   a n a l y z i n g   m o d e r n   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l s   ( A l e x Ne t   [ 2 3 ] ,   G o o g l e N e t   [ 2 4 ] ,   R e s N e t   [ 2 5 ] ,   M o b i l e N e t   [ 2 6 ] ,   S q u e e z e N e t   [ 2 7 ] ,   a n d   Y O L O   [ 2 8 ] ) ,   w h o s e   c o n t r i b u t i o n s   h a v b e e n   s i g n i f i c a n in   p r o v i d i n g   r e l i a b l a n d   s c a la b l e   p l a n d i s e a s d i a g n o s t i cs .       3.   M AT E R I AL S AN M E T H O DS   3 . 1 .       Appro a ches a nd   r eso urce s   T h is   r esear ch   p r o p o s es  an   ef f icien co n ce p tu al  f r a m ewo r k   w ith in   an   ex p er im e n tal  lear n in g   p ar ad ig m   to   en ab le  r eliab le,   ad ap tab le  d ep lo y m e n o f   p lan d is ea s e id en tific atio n   m o d els  in   r ea l - wo r ld   s ettin g s .   Ou r   wo r k   lev er ag es  d ata  f r o m   d i v er s s o u r ce s   r an g in g   f r o m   c u r ated ,   h ig h - q u ality   im ag es  to   r aw,   f ield - ca p tu r e d   s am p les  to   ass es s   an d   en h a n ce   m o d el   g en er aliza tio n .   W ap p ly   s u ite  o f   p r e p r o ce s s in g   tech n iq u es   ( n o r m aliza tio n ,   r esizin g ,   an d   au g m en tatio n   v ia   f lip p in g ,   r o t atio n ,   an d   b r ig h tn ess   ad j u s tm en t)   to   s tan d ar d ize   th in p u d ata,   r ed u ce   d o m ain   in co n s is ten cies,  an d   in cr ea s t h m o d el’ s   r o b u s tn ess   ac r o s s   v ar y in g   co n d itio n s .   T o   p r o m o t ac cu r ate   f ea t u r e   e x t r a cti o n   a n d   cl ass if ic ati o n ,   w o p ti m iz o u r   d ee p   le ar n i n g   a r c h it ec t u r e   an   en h an ce d   A le x Ne t   C NN   w ith   r e d u c e d   c o m p l e x it y   a n d   f a s ter   c o m p u ta ti o n   a n d   c o m p l e m e n t   i t   wit h   a   n ew   h a n d c r a f t ed   d esc r i p t o r ,   E i g ( H ess ) - C o HOG ,   w h ic h   ca p t u r es   r i ch   g eo m e tr ic  an d   te x t u r al   in f o r m a ti o n   f r o m   g r a y s ca le   i m a g es.   W e   t h e n   a p p l y   PC A   t o   c o m p r ess   t h e   h i g h - d i m e n s i o n al   E i g ( Hess ) - C o HOG   v ec to r   i n t o   a   1 × 5 9   r e p r es en tati o n ,   p r ese r v i n g   its   d is cr im i n ati v e   p o we r   w h i le  r e d u ci n g   r ed u n d a n c y .   T h is   PC A - r e d u ce d   v ec t o r   is   c o n ca te n a te d   w it h   t h 1 × 6 4   d e e p   f ea tu r v e ct o r ,   p r o d u c in g   c o m p ac 1 × 1 2 8   f ea tu r e   r ep r es e n tat io n   t h at   in t eg r ates   l o w - le v e h a n d c r a f t ed   f ea t u r es   wit h   h ig h - l ev el  le ar n e d   f ea t u r es .   T h is   h y b r i d   a p p r o a c h   o v e r c o m es   C NNs’  t y p i ca l   i n a b il it y   t o   ca p t u r f i n s tr u c tu r al  p a tte r n s   w it h o u t   s ac r i f i ci n g   t h e f f ici en c y   o f   d ee p   ar ch ite ct u r es.   W e   e v al u at th e   m o d el   u s i n g   c o m p r e h e n s i v e   m et r i cs  ac cu r a c y ,   p r ec is io n ,   r ec a ll,   F 1 - s c o r e,   an d   AUC - R OC   ac r o s s   b o t h   c o n tr o lle d   ( Pla n t Vill a g e )   a n d   r e al  w o r ld   ( P la n tD is ea s e )   d at asets .   E x p e r im e n ta r es u lts   d e m o n s tr ate  h i g h   a cc u r a cy   a n d   s ta b i lit y   u n d er   d i v er s c o n d iti o n s ,   c o n f i r m i n g   th f r a m ew o r k s   ec o n o m i v ia b i lit y   an d   p r a ctic al  a p p lic ab ilit y   i n   ag r i cu lt u r e.   C o n c ep tu al ly ,   t h is   h y b r i d   ar c h it ec t u r p r o v i d es  n o v el,   le a n ,   an d   i n te r p r eta b l d i r ec ti o n   f o r   f u tu r r es ea r c h   in   s m a r t   a g r ic u ltu r e   a n d   im ag e - b ase d   p l a n t   d i s ea s e   d ia g n o s is .     3 . 2 .     Descript io n o f   d a t a s et   W ev alu ated   o u r   m eth o d s   o n   two   d atasets ,   Plan tVillag an d   Plan tDis ea s e.   T h e   m o s im p o r tan t   d if f er en ce   b etwe en   th two   d a tasets   i s   in   th tex tu r an d   co m p lex ity   o f   th im a g es.  T h Plan tVillag d atase t   co n tain s   im ag es  tak e n   u n d er   l ab o r ato r y   co n d itio n s   with   u n if o r m   s m o o th   g r ey   b ac k g r o u n d s   an d   v e r y   m in im al   n o is e,   th u s   it   is   q u ite  a   "p e r f ec t"  d ataset  f o r   e v alu atin g   m o d els,  w h er ea s   Plan tDis ea s co n tain s   im ag es   co llected   in   t h wild ,   wh er e   lig h tin g   c o n d itio n s   an d   n atu r al  b ac k g r o u n d s   ar e   v ar ia b le,   th u s   it  r ep r esen ts   m o r c o m p lex   d ataset.   T h is   al lo ws  u s   to   ev alu ate  th p r o p o s ed   m o d el' s   r eliab ilit y   an d   ab ili ty   to   g en er alize   i n   b o th   id ea l c o n d itio n s   an d   r ea li s tic  f ield - lik co n d itio n s .     3 . 2 . 1 .   P la ntV illa g da t a s et   T h Plan tVillag d ataset  is   p r im ar y   o p en - s o u r ce   d ataset  f o r   p lan d is ea s id en tific atio n .   T h d ata  co n tain s   6 1 , 4 8 6   p ictu r es  ac r o s s   3 9   s p ec ies,  in clu d in g   v ar i o u s   p lan leaf   d is ea s es  an d   b ac k g r o u n d   im ag es.  I n   to tal,   th er e   ar e   5 4 , 3 0 6   im ag es  ac r o s s   3 8   class es  f o r   i n d i v id u al  d is ea s es  af ter   ex clu d in g   th e   b ac k g r o u n d   im ag es.  E ac h   o f   th ese  im ag es   co n tain s   an   in d iv i d u al  p lan leaf   o n   u n if o r m   g r ey   b ac k g r o u n d ,   d esig n e d   to   m im ic  id ea in p u f o r   a u to m a ted   an aly tical  s y s tem s .   T h is   u n if o r m   b ac k g r o u n d   im itates  th p r e - p r o ce s s in g   s tep ,   in   wh ich   i n d iv id u al  leav es  ar m ask ed   f r o m   lar g e r   c an o p y   im ag b y   a   s m ar m o n ito r in g   s y s tem   an d   ex tr ac ted .   T h o r g an izatio n   o f   th d ataset  an d   th m an y   class e s   h av m ad it  cr iti ca b en ch m ar k   f o r   d ev elo p in g   an d   v alid atin g   m a ch in lear n in g   m o d els f o r   a g r i cu ltu r al  d is ea s id en tific atio n .       3 . 2 . 2 .   P la nt   dis ea s da t a s et     T h p lan d is ea s d ataset  is   a n   im p o r tan co m p o n en o f   ass ess in g   th r o b u s tn ess   an d   g en er aliza tio n   o f   th e   m o d els  we  p r esen ted .   I p r o v id es  a   b en c h m ar k   f o r   ass ess in g   p er f o r m a n ce   wh e n   n o   p r e p r o ce s s in g   tech n iq u es  ar e   u s ed ,   in cl u d in g   o b ject  m ask in g   o r   n o is r ed u ctio n th is   d ataset  was  au g m en ted   o f f lin b ase d   o n   th e   o r ig in al  d ataset  wh ich   we  p r o v id ed   as  lin k   in   th is   GitHu b .   Alth o u g h   o u r   d ataset  d o es  n o h av e   an y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         P la n t d is ea s d etec tio n   a n d   c la s s ifica tio n :   b a s ed   o n   ma ch in lea r n in g   a n d   …  ( E A r o u s s El   M eh d i )   5339   n o is r ed u ctio n   it  co n tain s   al m o s 8 7 , 0 0 0   R GB   im ag es  o f   s o u n d   a n d   d is ea s ed   cr o p   leav es   ac r o s s   3 8   d if f e r en ca teg o r ies .   T h co m p lete  d at aset  was   d iv id ed   with in   tr ain in g   an d   v alid atio n   s ets  in   an   8 0 /2 0   r atio ,   wh ile  p r eser v in g   t h o r i g in al  d ir ec to r y   s tr u ctu r e.     3 . 3 .     E x perim ent a des ig n a n d c o nfig ura t io n   T h ex p er im en tal  m o d els  we r test ed   o n   d ataset   s p ec if ically   ch o s en   to   ev alu ate   s tab ilit y   an d   g en er aliza tio n   at  f air ly   co m p r o m is ed   d ata  co n d itio n s ,   with o u s tep p ed   o r   o th er   p r e - p r o c ess es,  n o is r em o v al   o r   m ask   s eg m en tatio n .   W u s ed   av er a g p r ec is io n   a n d   a v er ag r ec all  to   m ea s u r e   p er f o r m an ce .   T h e   co d was  wr itten   in   Py th o n   in   An ac o n d en v ir o n m en u s in g   W in d o w s   1 0 ,   r u n n in g   o n   h ar d war th a h ad   2 . 2   GHz   I n tel   C o r i5   C PU,  1 2   GB   o f   1 6 0 0   MH DDR  R AM ,   I n tel  HD  Gr ap h ics  5 0 0 0   GPU  to   1 5 3 6   MB  o f   R OM .   T h e   s o f twar in clu d e d   lib r a r ies  s u ch   as  Ker as,  Op e n C V,   Nu m Py ,   C u DNN,   T h ea n o ,   u tili zin g   An ac o n d a3   w h ich   in clu d ed   NVI DI A' s   C u DNN  as  well  as  C u Me wi th   th b ac k en d   o f   T h ea n o ,   f o r   o p ti m ized   m em o r y   an d   p er f o r m an ce   wh en   r u n n i n g   d ee p   lear n in g ,   as  well  as  ex ce llen im ag e - p r o ce s s in g   ac r o s s   m u ltip le  p latf o r m s   ( L in u x ,   W in d o ws,  Ma c,   iOS,  An d r o id ,   an d   J av a ) .   T h ese  el em en ts   to g eth er   e n s u r th al g o r ith m   ac h iev es  a   h ig h - lev el  o f   p r ec is io n   an d   s ca lab ilit y   f o r   r ea l - w o r ld   ap p licatio n s .   Fig u r 1   s h o ws th p r o p o s ed   ap p r o ac h .     I n p u t   I m ag es  wer i n itially   r e s ized   v ia  b icu b ic   in ter p o latio n   in   MA T L AB ,   t o   2 2 7 × 2 2 7 × 3 ,   an d   th en   r u n   th r o u g h   th al g o r ith m   in   two   m ain   s tep s i )   an   im p r o v ed   Alex Net  u s in g   C NN  an d   ii )   th E ig ( Hess ) - C o HOG  alg o r ith m .   T h en h a n ce d   Alex Net  ex tr ac ts   d ee p   f ea tu r es,  y ield in g   1 ×6 4   f ea tu r v ec to r ,   wh ile  E ig ( Hess ) - C o HOG  p r o d u ce s   co m p lem en tar y   h an d cr af ted   f ea tu r es.  T o   r ed u ce   d im en s io n ality ,   we  ap p ly   PC to   th E i g ( Hess ) - C o HOG  v ec to r ,   co m p r ess in g   it  t o   1 × 5 9   with o u s ig n if ican t   in f o r m atio n   lo s s .   T h ese  PC A - r ed u ce d   f ea tu r es  ar co n ca te n ated   with   th Alex Net  f ea t u r es  to   f o r m   co m p o s ite  1 ×1 2 8   f ea tu r v ec to r ,   co m b in in g   th s tr en g t h s   o f   b o th   m eth o d s .   T h f o llo win g   s ec tio n s   o f f er   c o m p r e h en s iv ex p lan atio n s   o f   th e   Alex Net  C NN,   th E ig ( Hess ) - C o HOG  alg o r ith m ,   an d   PC A .           Fig u r 1 .   Ou r   p r o p o s ed   d escr ip to r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 3 3 6 - 5 3 4 6   5340   3 . 3 . 1 P CA   I n   th is   ar ticle,   PC [ 2 9 ]   was   u tili ze d   as  k ey   d im en s io n a lity   r ed u ctio n   tech n iq u to   en h an ce   th e   p er f o r m an ce   an d   ef f icie n cy   o f   th p r o p o s ed   p lan d is ea s class if ica tio n   m o d el.   T h h an d cr a f ted   f ea tu r es  ex tr ac ted   u s in g   th E i g ( Hess ) - C o HOG  d escr ip to r ,   alth o u g h   r ich   in   g e o m etr ic  an d   te x tu r al  in f o r m atio n ,   in itially   p r o d u ce d   h i g h - d im en s io n al  f ea tu r v ec to r .   Su c h   h ig h   d im e n s io n ality   o f ten   in tr o d u ce s   r ed u n d a n cy ,   in cr ea s es  co m p u tatio n al  lo a d ,   an d   m a y   d e g r ad m o d el  g en er aliza tio n   d u t o   o v er f itti n g .   T o   m itig ate  th ese   is s u es,  P C was  ap p lied   to   tr an s f o r m   th e   co r r elate d   f ea t u r es  in to   n ew  s et  o f   u n co r r elate d ,   o r th o g o n al   co m p o n en ts   r an k e d   b y   th a m o u n o f   v a r ian ce   th e y   ca p t u r f r o m   th o r ig in al  d ata.   B y   s elec tin g   th to p   co m p o n en ts   th at  p r eser v ed   m o r th an   9 5 o f   th to tal  v a r ian ce ,   th f ea tu r v ec to r   was  r ed u ce d   to   m o r m an ag ea b le  s ize  o f   1 ×5 9   wit h o u s ig n if ican lo s s   o f   d is cr i m in ativ p o wer .   T h is   r ed u ce d   v ec to r   r etain e d   th m o s m ea n in g f u s tr u ctu r al  a n d   tex tu r al  cu es  f r o m   th leaf   im ag es.  Su b s eq u en tly ,   th e   PC A - co m p r ess ed   f ea tu r v ec to r   was  co n ca te n ated   with   a   1 × 6 4   d ee p   f ea tu r e   v ec to r   ex tr ac te d   f r o m   th e   im p r o v ed   Alex Net  C NN T h r esu ltin g   c o m p o s ite  f ea tu r v ec to r   o f   s ize  1 × 1 2 8   ef f ec ti v ely   co m b in es  lo w - lev el  h an d cr af ted   d escr ip to r s   with   h ig h - lev el  s em an tic  f ea t u r es,  en ab lin g   r o b u s an d   co m p u tatio n ally   ef f icien clas s if icatio n   p ip elin e.   Ov er all,   PC p lay ed   c r u cia r o le  in   b alan cin g   m o d el  co m p lex ity   an d   ac cu r ac y ,   i m p r o v in g   tr ain i n g   s p ee d ,   r ed u cin g   m em o r y   u s ag e,   an d   e n h an cin g   th m o d el' s   ab ilit y   to   g en er alize   ac r o s s   d iv er s d at asets .     3 . 3 . 2 .   I m pro v ed  Alex Net   a rc hite ct ure   T h Alex Net  ar ch itectu r is   s tr o n g   n eu r al  n etwo r k   wh e n   it  co m es  to   f ea tu r ex tr ac tio n   an d   is   co m p o s ed   o f   2 5   lay e r s .   W p r o p o s an   im p r o v ed   Alex Net  a r ch itectu r in   th is   r esear ch   to   o p tim ize  ef f icien c y ,   an d   p er f o r m a n ce .   T h r esu ltin g   task   was to   o p tim ize  th Alex Net  ar ch itectu r b y   r em o v i n g   th last   th r ee   f u lly   co n n ec ted   lay er s th ey   ar e   also   ty p ically   th c o s tlies lay er s   to   d ev elo p .   I n s tead ,   we   r ep l ac th em   with   o n e   f u lly   co n n ec te d   lay er   o f   s ize  1 ×6 4 .   I n   th eo r y ,   o p tim izatio n   r ed u ce s   th to tal  n u m b er   o f   p ar am eter s   s ig n if ican tly   wh ile  r e d u cin g   o u r   co s t,  b u we  ca n   m ain tain   o r   im p r o v p er f o r m an ce   in   r ela tio n   to   th e   o r i g in al   d esig n .   I n   p r ac tice,   o u r   u p d at ed   ar c h itectu r m ain tain ed   s im ilar   r ep r esen tatio n s   as  p r io r   to   o p tim izatio n   with   im p r o v e d   p er f o r m an c e.   T h f u lly   co n n ec te d   lay er s   ar ty p i ca lly   u s ed   f o r   id en tif y in g   a n d   class if y in g   th m o s r elev an t,  h i g h - lev el   f ea tu r es;   an d   c o n s eq u en tly ,   th n ee d   f o r   m an u ally   d ev elo p ed   f ea tu r es  is   n o   lo n g er   ap p licab le.   E s s en tially ,   th d e s ig n   is   well  b alan ce d ,   allo win g   m ax im u m   p er f o r m an ce   wh i le  r em ain in g   q u ite  s im p le.   B ec au s e   o p tim izatio n   n ee d ed   to   b s im p le  e n o u g h   to   d ev elo p   a n   ef f ec tiv e,   s m ar t   n eu r al  n etwo r k   t o   b e   ab le  to   ex tr ac t f ea t u r es e f f icie n tly   an d   a p p r o p r iately .     3 . 3 . 3 .   T he  E ig ( H ess ) - Co H O G   des cr ipto   T h E ig ( Hess ) - C o HOG  alg o r ith m   [ 3 0 ]   ca n   b class if ied   as  s h ap e - b ased   im ag d escr ip to r .   T h e   E ig ( Hess ) - C o HOG  alg o r ith m   allo ws  f o r   th e x tr ac tio n   o f   s tr u ctu r al  a n d   tex tu r al  in f o r m atio n t h is   is   ac co m p lis h ed   b y   co m b in in g   Hess ian - b ased   cu r v atu r with   C o HOG.   I n   th is   ca s e,   th r esu ltin g   f ea tu r e   r ep r esen tatio n   is   v er y   d is cr im in ativ e,   wh ich   is   ad v a n tag eo u s   f o r   u s in   ag r icu ltu r al  ap p licatio n s ,   s in ce   p lan t   d is ea s es  u s u ally   r ep r esen d ev iatio n s   in   leaf   o u tlin es,  leaf   te x tu r es,  an d   leaf   v ein   p atter n s .   T h alg o r ith m   f ir s t   co m p u tes th Hess ian   m atr ix   ( , )   f o r   ev e r y   p i x el  o f   a   g r ay s ca le  i m ag ( , )   d ef in ed   as:      ( , ) = [ 2 2         2  2          2 2 ]   ( 1 )     w ith   2 2   an d   2 2   ar th s ec o n d   p ar ti al  d er iv ativ es with   r esp ec t to   x   an d   y   r esp ec tiv ely ;     2    is   th cr o s s   p ar tial d er iv ativ e;   T h lo ca c u r v atu r o f   th m atr ix ,   b y   m ea n s   o f   its   eig en v alu es,  p r o v id es  a   m eth o d   to   d etec t   g eo m etr ically   s ig n i f ican ar ea s   lik co r n er s ,   r i d g es,  o r   b lo b s .   T h f e atu r es  ar e   s tab le  to   i m ag r o tatio n   a n d   r ea s o n ab ly   r o b u s to   illu m in at io n   ch an g es.  At  th s am tim e ,   C o HOG  is   u s ed   f o r   en co d in g   th o r ien tatio n   o f   g r ad ien ts .   W h er ea s   HOG  o n ly   ca p tu r es  lo ca e d g o r i en tatio n   in f o r m atio n ,   C o HOG  ca p tu r es  s p atial  d is tr ib u tio n   in f o r m atio n   p er ta in in g   to   g r ad ie n o r ie n tatio n   p air s   an d   t h er ef o r p r o v id es  r ich er   m ea n s   o f   tex tu r al  an d   s tr u ct u r al  co n tex t.   E ig ( Hess ) - C o HOG  d escr ip to r   is   b u ilt as.     S t e p   1 :   C a l c u l a t e   t h e   e i g e n v a l u e s   o f   t h e   H ess i a n   m a t r i x   a t   e v er y   p i x e l   a s   a   wa y   t o   i d e n t i f y   c u r v a t u r e   f e a t u r e s .     Step   2:   F o r   ea c h   im p o r tan t   e ig en v alu e   ar ea ,   ca lcu late  C o HOG  f ea tu r es  b y   u s in g   lo c al  g r ad ie n co - o cc u r r e n ce   at  d if f e r en t d is tan c es a n d   an g les.     Step   3:   C o m b in b o t h   th cu r v atu r e - b ased   an d   c o - o cc u r r e n ce   f ea tu r es  in to   o n d escr i p to r   v ec to r   th at  s h o ws b o th   s h ap a n d   tex tu r e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         P la n t d is ea s d etec tio n   a n d   c la s s ifica tio n :   b a s ed   o n   ma ch in lea r n in g   a n d   …  ( E A r o u s s El   M eh d i )   5341   3 . 3 . 4 .   Ca t eg o rica cr o s s - ent r o py   lo s s   Fo r   m o d el  p er f o r m a n ce   o p tim izatio n ,   th ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   l o s s   f u n ctio n   was  im p lem en ted ,   wh ich   is   ty p ical  f o r   m u lti - c lass   m u lti - lab el  class if icat io n   p r o b lem s .   T h is   lo s s   f u n ct io n   m ea s u r es  h o w   d if f er en th p r ed icted   p r o b ab i lity   d is tr ib u tio n   is   to   th tr u lab el  d is tr ib u tio n   f o r   a   g iv en   s am p le.   T h lo s s   o n   s in g le   tr ain in g   e x am p le  let  b e:     = = 1 . l og   ( ̂ )   ( 2 )     w h er T o tal  lo s s   co m p u ted   f o r   o n e   tr ain in g   in s tan ce ,   C t o tal  n u m b er   o f   class ,   y i a ctu al  lab el  f o r   class   I   ( 1   co r r ec t c lass ,   0   all  o th er s ) ,   ̂ t h So f tMa x   lay er ' s   o u tp u t r e p r esen tin g   th p r ed icted   p r o b a b ilit y   f o r   class   i .   T h lo s s   was   r ed u ce d   with   th Ad am   o p tim izer   lear n in g   r a te  o f   0 . 0 0 1 .   Du r in g   tr ain in g ,   th e   m o d el  f in e - tu n e d   weig h ts   iter ativ ely   with   b ac k - p r o p ag atio n   a n d   s to ch asti g r ad ien d escen t,  to   o b tain   o p tim al   p ar am eter s   th at  m in im ized   th tr ain in g   lo s s .   T h m o d el  was  tr ain ed   f o r   3 0   ep o c h s ,   an d   t h lo s s   v alu es  wer e   tr ac k ed   an d   p lo tted   at   ea ch   ep o ch   f o r   b o t h   tr ain in g   an d   v alid atio n   s ets        4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h ese  m etr ics  to g eth er   estab l is h   co m p r eh en s iv f r am ew o r k   f o r   ev al u atin g   th ef f ec ti v en ess   an d   r eliab ilit y   o f   th p r o p o s ed   f as h io n .   T h ey   illu s tr ate  h o t h m o d el  b alan ce s   ac c u r ac y   a g ain s d if f er en ty p es  o f   er r o r s   an d   g u id r esear ch e r s   an d   p r ac titi o n er s   in   r e f in in g   th ap p r o ac h   f o r   r ea l - wo r ld   ap p licatio n s .   W e   te s ted   th p r o p o s ed   m eth o d   o n   tw o   d atasets   Plan tVil lag an d   Plan tDis ea s ac r o s s   m u ltip le   r u n s .   T h e   r esu lts ,   s u m m ar ized   in   T ab les  1   ( in   A ,   2   an d   3 ,   d em o n s tr ate  t h m eth o d s   e f f icien cy   u n d e r   v ar i o u s   tr ain i n g   co n d itio n s .   T h m o d el' s   r esu lts   f o r   ea ch   p la n d is ea s class   o n   b o th   th e   Plan tVillag an d   Plan tDis ea s d atasets   ar e   d etailed   in   T ab le   1 .   Pre cisi o n   ( %),   F - s co r e   ( %) ,   an d   ac c u r ac y   ( %)  wer r ep o r ted   f o r   ea ch   class   d u r in g   tr ain i n g   ( 1 0   an d   3 0   iter atio n s )   an d   v alid atio n   ( a f ter   1 0   an d   3 0   iter atio n s ) .   On   Plan tVillag e,   th m o d el  ac h iev ed   v er y   h i g h   t r ain in g   a n d   v alid atio n   p r ec is io n s ,   as  w ell  as  F - s co r es  f o r   m o s class es.  Fo r   e x am p le,   in   th "Ap p le  -   Ap p le  Scab "   c lass ,   th tr ain in g   p r ec is io n   i n cr ea s ed   f r o m   9 4 . 6 ( 1 0   iter atio n s )   to   9 7 . 5 %     ( 3 0   iter atio n s ) ,   a n d   th e   F - s co r r ea ch ed   9 3 af ter   3 0   iter atio n s .   C o n tin u in g   with   ex am p le s   f r o m   o u r   p r e v io u s   S crip ts   &   F ile  O r g a n iz a tio n   ch ap ter ,   th m o d el,   a f ter   3 0   iter atio n s ,   ac h iev ed   v alid at io n   p r ec is io n s   an d     F - s co r es  clo s to   1 0 0 f o r   s o m class es  s u ch   as  "Ap p le  -   Hea lth y , "Bl u eb e r r y   -   H ea lth y , an d   "Co r n   ( Ma ize)   -   Hea lth y . T h is   s u g g ests   th at  th m o d el  p er f o r m ed   q u ite  well  o n   th e   Plan tVillag d ataset.   On   th e   o th er   h an d ,   o v er all  p er f o r m a n ce   o n   th e   Plan tDis ea s d ataset  was  g en er ally   lo wer   t h a n   o n   Plan tVillag e;  h o wev er ,   it wa s   s till   m ea n in g f u l.  Fo r   "Ap p le  -   Ap p le  Scab o n   th Plan tDis ea s d ataset,   th tr ain in g   p r ec is io n   was  9 2 . 2 ( 1 0   iter atio n s )   an d   9 5 . 8 ( 3 0   iter atio n s ) ,   with   a n   F - s co r o f   8 6 at  3 0   iter atio n s .   T h m o d el  also   p er f o r m ed   q u ite  well  o n   s o m class es  lik "Or an g -   Hu an g lo n g b i n g   ( C itru s   Gr ee n in g ) "   an d   "Gr ap e   -   E s ca   ( B lack   Me asles ) , with   F - s co r es  ar o u n d   8 0 % 8 2 %.  T h is   s u g g ests   th at  th ese  two   clas s es  m ay   b p ar ticu lar l y   im p o r tan t   to   d is tin g u is h   with i n   th e   Plan tDis ea s d ataset.   Fo r   m o s o th er   class es,  in cr ea s in g   th e   n u m b er   o f   iter atio n s   f r o m   1 0   to   3 0   led   to   im p r o v e d   p r ec is io n   a n d   F - s co r es .   T ab le  2   p r o v id es  a n   o v e r all  p er f o r m an ce   s u m m a r y   o f   th e   p r o p o s ed   f ash io n   o n   th Plan tVillag d ataset,   f o cu s in g   o n   p r ec is io n   an d   lo s s   f o r   tr ain in g   an d   v alid atio n   af ter   1 0   a n d   3 0   tr ai n in g   iter atio n s .   W e   f o cu s ed   o n   ea c h   m etr ic:  tr ain in g   p r ec is io n   ( %),   v alid atio n   p r ec is io n   ( %),   tr ain in g   lo s s ,   an d   v alid atio n   lo s s .   af ter   1 0   tr ain in g   iter atio n s ,   th m eth o d   attain s   tr ai n in g   p r ec is io n   o f   9 4 . 9 6 an d   v ali d atio n   p r ec is io n   o f   9 2 . 3 %,  alo n g   with   th tr ain in g   an d   v alid atio n   lo s s es  o f   0 . 1 8 7 5   an d   0 . 2 0 1 6 ,   r esp ec tiv ely .   Af ter   3 0   tr ain in g   iter atio n s ,   th tr ai n in g   p r ec is io n   im p r o v e d   to   9 8 . 6 4 %,   an d   th e   v alid atio n   p r ec is io n   in cr ea s ed   to   9 3 . 5 %.  Mo r eo v er ,   th tr ain in g   lo s s   s ig n if ican tly   d ec r ea s ed   to   0 . 0 6 2 3 ,   wh ile  th v alid atio n   lo s s   f o r   3 0   iter atio n s   was   n o s h o wn   in   th tab le.   As  n o ted ,   th e   m o d el’ s   tr ain in g   p e r f o r m an ce   im p r o v ed   s ig n if ican tly ,   an d   th e   r esu lts   f r o m   tr ain i n g   o n   th Plan tVil lag d ataset  in d icate   th at  ad d itio n al  tr ain in g   lead s   to   b ette r   co n v e r g en ce   an d   o v er all  im p r o v e d   p er f o r m an ce   f o r   th e   p r o p o s ed   m o d el.   T ab l 3   o f f er e d   th e   ac cu r ac y   a n d   lo s s   o f   th e   p r o p o s e d   f ash io n   o n   th Plan tDis ea s d ataset  af ter   1 0   an d   3 0   iter at io n s   o f   tr ain in g .   Similar   to   T ab le  2 ,   it  i n clu d es  tr ain in g   ac c u r ac y ,   v alid atio n   ac cu r ac y ,   t r ain in g   lo s s ,   an d   v alid atio n   l o s s .   Af ter   1 0   iter atio n s   o n   th e   Plan tDis ea s d ataset,   th tr ain in g   ac c u r ac y   was  8 2 . 2 5 an d   th e   v alid atio n   ac cu r ac y   was  8 3 . 1 1 %,  with   tr ain in g   an d   v alid atio n   lo s s es   o f   0 . 3 2 4 7   an d   0 . 2 8 0 3 ,   r esp e ctiv ely .   Af ter   3 0   iter atio n s ,   th tr ain in g   ac cu r ac y   im p r o v e d   to   8 5 . 4 3 an d   th e   v alid atio n   ac cu r ac y   to   8 7 . 2 6 %,  wh ile  th tr ain in g   lo s s   d e cr ea s ed   to   0 . 1 5 4 3 .   Ho wev er ,   th v alid atio n   lo s s   f o r   3 0   iter atio n s   is   n o r ep o r te d .   T h ese  r esu lts   in d icate   co n s i s ten im p r o v em e n with   ad d itio n al  tr ain in g   o n   th Plan tDis ea s d ataset,   alth o u g h   th p r ec is io n   s co r es  f o r   Pl an tDis ea s r em ain   g en er ally   lo wer   th an   th o s f o r   th Plan tVillag d ataset.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 3 3 6 - 5 3 4 6   5342   T ab le  1 .   C lass - wis p er f o r m an ce   o n   Plan tDis ea s d ataset  an d   Plan tVillag d ataset     P l a n t V i l l a g e   d a t a se t   P l a n t D i s e a s e   d a t a se t   Tr a i n i n g   p r e c i si o n   %   V a l i d a t i o n   p r e c i si o n   %   F1 - sco r e   ( %)   Tr a i n i n g   p r e c i si o n   %   V a l i d a t i o n   p r e c i si o n   %   F1 - sco r e   ( %)   1 0   I t e r a t i o n s   3 0   I t e r a t i o n s   1 0   I t e r a t i o n s   3 0   I t e r a t i o n s   1 0   I t e r a t i o n s   3 0   I t e r a t i o n s   1 0   I t e r a t i o n s   3 0   I t e r a t i o n s   A p p l e   -   A p p l e   S c a b   94 . 6   97 . 5   93   92 . 2   95 . 8   82 . 6   86   81 . 2   84 . 4   83 . 55   A p p l e   -   B l a c k   R o t   94 . 2   97   92   92   95 . 4   81 . 5   84 . 4   80 . 5   83 . 3   82 . 4   A p p l e   -   C e d a r   A p p l e   R u s t   96   97 . 8   93 . 5   92 . 8   97   83 . 5   87 . 7   83   85 . 3   84 . 8   A p p l e     H e a l t h y   97 . 3   98 . 8   93   93 . 8   99   87 . 5   91 . 4   86   89 . 3   88   B l u e b e r r y     H e a l t h y   97 . 1   1 0 0   92   95   98 . 7   86   90 . 9   85 . 5   87 . 8   87   C h e r r y   ( S o u r )   -   P o w d e r y   M i l d e w   93 . 5   95 . 6   89   90   95   81   85   80 . 3   82 . 8   82 . 2   C h e r r y   ( S o u r )     H e a l t h y   97 . 2   97 . 5   91   92 . 6   99   86 . 3   91   85   88 . 1   87 . 6   C o r n   ( M a i z e )   -   C e r c o s p o r a   Le a f   S p o t   94 . 1   95 . 4   92   90 . 3   95 . 4   82   85 . 8   81   83 . 8   83 . 15   C o r n   ( M a i z e )   -   C o m m o n   R u s t   95 . 4   98 . 5   93   93 . 4   97   83 . 4   87 . 5   82 . 8   85 . 2   84 . 7   C o r n   ( M a i z e )   -   N o r t h e r n   Le a f   B l i g h t   94 . 9   1 0 0   91   95   96 . 4   83   86 . 9   82 . 3   84 . 8   8 4 , 2 5   C o r n   ( M a i z e )     H e a l t h y   98 . 1   1 0 0   94   95   1 0 0   88   93 . 1   87   89 . 8   89 . 4   G r a p e   -   B l a c k   R o t   93 . 8   97 . 3   91 . 3   92 . 3   95 . 3   81   84 . 8   80   82 . 8   82 . 15   G r a p e   -   Esc a   ( B l a c k   M e a sl e s)   92 . 2   96 . 1   90   91   94   79 . 6   83 . 7   78 . 7   81 . 4   8 0 , 8 5   G r a p e   -   Le a f   B l i g h t   93 . 4   97 . 8   91   92 . 6   95   81   85 . 3   80 . 4   82 . 8   82 . 5   G r a p e     H e a l t h y   96 . 5   1 0 0   94 . 2   95   98 . 6   85 . 6   90   84 . 7   87 . 4   87   O r a n g e   -   H u a n g l o n g b i n g   ( C i t r u s Gr e e n i n g )   90 . 5   96 . 8   88 . 2   91 . 5   91 . 7   80   82 . 7   77 . 9   81 . 8   8 0 , 6   P e a c h   -   B a c t e r i a l   S p o t   91 . 3   97 . 5   89   92 . 5   93 . 2   81   83 . 8   79 . 3   82 . 8   8 1 , 7   P e a c h     H e a l t h y   97   1 0 0   94   95   98 . 6   86   89 . 9   84 . 7   87 . 8   8 7 , 1   P e p p e r   ( B e l l )   -   B a c t e r i a l   S p o t   92 . 4   97 . 5   91   92 . 5   94 . 3   80 . 4   84 . 2   79 . 8   82 . 2   81 . 65   P e p p e r   ( B e l l )     H e a l t h y   97 . 8   1 0 0   94 . 7   95   99 . 5   87   91 . 7   86 . 5   88 . 8   88 . 5   P o t a t o   -   E a r l y   B l i g h t   95   1 0 0   93   95   96 . 3   82   85 . 5   81   83 . 8   83   P o t a t o   -   L a t e   B l i g h t   95 . 6   1 0 0   9 2 , 5   95   97   83   87   82 . 4   84 . 8   84 . 3   P o t a t o     H e a l t h y   97 . 3   1 0 0   95   95   99   86 . 5   91 . 3   85 . 8   88 . 3   88   R a s p b e r r y     H e a l t h y   96 . 7   1 0 0   94   95   98 . 3   85   89 . 8   84 . 6   86 . 8   86 . 55   S o y b e a n     H e a l t h y   97 . 4   1 0 0   95 . 3   95   99 . 1   87   91 . 6   86 . 2   88 . 8   88 . 4   S q u a sh   -   P o w d e r y   M i l d e w   93 . 2   98   91 . 1   93   94   81   84 . 9   79 . 5   82 . 8   82 . 05   S t r a w b e r r y   -   Le a f   S c o r c h   92 . 4   97 . 5   90   92 . 5   93   80   83 . 7   78 . 7   81 . 8   81 . 05   S t r a w b e r r y     H e a l t h y   96 . 8   1 0 0   94 . 7   95   98 . 4   85 . 4   90 . 1   84 . 8   87 . 2   86 . 8   To ma t o   -   B a c t e r i a l   S p o t   93 . 5   97   91   92   94   80 . 5   84 . 6   79   82 . 3   81 . 6   To ma t o   -   E a r l y   B l i g h t   94 . 8   98   91 . 7   93   96 . 1   82   86   81 . 2   83 . 8   83 . 25   To ma t o   -   L a t e   B l i g h t   95   1 0 0   92   95   96 . 5   82 . 7   86 . 7   82 . 1   84 . 5   84   To ma t o   -   L e a f   M o l d   93 . 2   98   91 . 5   93   95   81   85   80 . 4   82 . 8   82 . 3   To ma t o   -   S e p t o r i a   Le a f   S p o t   94 . 3   1 0 0   92 . 2   95   95 . 7   81 . 5   85 . 5   80 . 9   83 . 3   82 . 8   To ma t o   -   S p i d e r   M i t e s   91 . 7   96 . 6   90 . 6   91 . 6   93   79 . 4   83 . 4   78 . 6   81 . 2   80 . 65   To ma t o   -   T a r g e t   S p o t   92 . 8   97 . 7   91 . 7   92 . 7   94   80 . 3   84   79 . 7   82 . 1   81 . 5   To ma t o   -   Y e l l o w   L e a f   C u r l   V i r u s   97 . 4   1 0 0   95 . 5   95   99   85 . 6   90 . 3   85   87 . 4   87   To ma t o   -   M o sai c   V i r u s   96 . 7   1 0 0   94 . 1   95   98   84 . 4   89   83   86 . 2   85 . 65   To ma t o     H e a l t h y   97   1 0 0   95   95   99 . 2   87   91   86   88 . 8   88 . 2       T ab le  2 .   T h p r o p o s ed   a p p r o a ch s   p r ec is io n   an d   lo s s   af ter   3 0   tr ain in g   e p o ch s   o n   th Plan t Villag d ataset     I t e r a t i o n s   Tr a i n i n g   p r e c i si o n   %   V a l i d a t i o n   p r e c i si o n   %   Tr a i n i n g   l o ss   Lo ss  o f   v a l i d a t i o n   P l a n t v i l l a g e   D a t a b a s e   10   I t e r a t i o n s   9 4 . 9 6   9 2 . 3   0 . 1 8 7 5   0 . 2 0 1 6   30   I t e r a t i o n s   9 8 . 6 4   9 3 . 5   0 . 0 6 2 3       T ab le  3 .   T h p r o p o s ed   a p p r o a ch s   p r ec is io n   an d   lo s s   af ter   3 0   tr ain in g   e p o ch s   o n   th Plan t Dis ea s d ataset     I t e r a t i o n s   Tr a i n i n g   p r e c i si o n   %   V a l i d a t i o n   p r e c i si o n   %   Tr a i n i n g   l o ss   Lo ss  o f   v a l i d a t i o n   P l a n t D i s e a s e   D a t a s e t   10   I t e r a t i o n s   8 2 . 2 5   8 3 . 1 1   0 . 3 2 4 7   0 . 2 8 0 3   3 0   I t e r a t i o n s   8 5 . 4 3   8 7 . 2 6   0 . 1 5 4 3       5.   CO M P ARA T I V E   ANA L YS I S O F   DE E P   L E ARNI NG   AND  H YB RI M E T H O DS   T o   th o r o u g h ly   test   th e   ef f ica cy   o f   th e   p r o p o s ed   c o m b in e d   m o d el ,   co m p ar ativ e   ex p er im en tal  test s   wer co n d u cted   ac r o s s   f iv e   p o p u lar   p r e - t r ain ed   C NN  ar ch i tectu r es:  Den s eNe t - 2 0 1 ,   VGGN et - 1 9 ,   I n ce p tio n   V3 ,   R esNet - 5 0 ,   an d   h y b r i d   m o d el  b ased   o n   th ar c h itectu r o f   I n ce p tio n   a n d   VGGN et  ca lled   I NC - VGGN .   T h ese  f iv e   m o d els  wer s elec t ed   b ec a u s o f   th eir   p o p u lar ity   an d   k n o wn   ef f ec tiv e n ess   in   v ar io u s   v is io n   task s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         P la n t d is ea s d etec tio n   a n d   c la s s ifica tio n :   b a s ed   o n   ma ch in lea r n in g   a n d   …  ( E A r o u s s El   M eh d i )   5343   Mo d el  p er f o r m an ce   was  ev a lu ated   ac r o s s   k ey   m etr ics  in clu d in g   tr ain in g   p r ec is io n ,   v alid atio n   p r ec is io n ,   tr ain in g   lo s s ,   an d   v alid atio n   l o s s ,   af ter   1 0   an d   3 0   tr ain i n g   iter atio n s .   As  in d icate d   in   T ab le  4 ,   th p r o p o s ed   m o d el  o u tp er f o r m e d   th e   o th e r   m eth o d s   o n   all  m etr ics  ac r o s s   all  iter atio n s .   Af ter   o n ly   1 0   tr ain in g   iter atio n s ,   th p r o p o s ed   m o d el  ac h ie v ed   tr ain i n g   p r ec is io n   o f   9 4 . 9 6 an d   v alid atio n   p r ec is io n   o f   9 2 . 3 %,  with   tr ain in g   lo s s   v alu o f   0 . 1 8 7 5   alr ea d y   o u tp e r f o r m in g   m o s co m p etin g   m o d els  ev en   af ter   3 0   iter atio n s .   Fo llo win g   3 0   iter atio n s ,   t h p r o p o s ed   m o d el   f u r t h er   in cr ea s ed   its   tr ain in g   p r ec is io n   to   9 8 . 6 4 an d   v alid atio n   p r ec is io n   to   9 3 . 5 %,  ac h iev in g   tr ain in g   lo s s   o f   0 . 0 6 2 3   an d   a   v alid atio n   lo s s   o f   0 . 2 0 1 6 .   T h ese  r esu lts   in d icate   n o t o n l y   r ap id   co n v er g e n ce   b u t a ls o   th s tr o n g   g e n er aliza tio n   ab ilit y   o f   th p r o p o s ed   m o d el  as d esig n ed .       T ab le  4 .   Acc u r ac y   an d   er r o r   r a tes o f   d if f er e n t te ch n iq u af ter   3 0   tr ain in g   iter atio n s     1 0   I t e r a t i o n s   3 0   I t e r a t i o n s     M e t h o d s   Tr a i n i n g   p r e c i si o n   %   V a l i d a t i o n   p r e c i si o n   %   Tr a i n i n g   l o ss   Tr a i n i n g   p r e c i si o n   %   V a l i d a t i o n   p r e c i si o n   %   Tr a i n i n g   l o ss   Lo ss  o f   v a l i d a t i o n   D e n seN e t 2 0 1   8 0 . 2 7   7 6 . 3 0   0 . 5 7 3   8 4 . 2 0   79 . 00   0 . 4 4 5   0 . 4 9 9   R e sN e t 5 0   6 5 . 2 0   6 4 . 7 0   1 . 0 0 3   7 0 . 4 0   6 9 . 7 0   0 . 8 3 4   0 , 8 4 4   I n c e p t i o n V 3   8 5 . 6 0   8 2 . 3 0   0 . 4 0 9   9 2 . 1 0   8 5 . 0 0   0 . 2 5 8   0 . 3 7 2   V G G N e t 1 9   6 5 . 2 0   6 6 . 7 0   1 . 1 6 4   7 4 . 2 0   7 4 . 8 0   0 . 9 1 6   0 . 9 0 3   I N C - V G G N   9 3 . 9 0   9 0 . 2 0   0 . 2 1 2   9 7 . 6 0   9 1 . 8 0   0   . 0 8 6   0 . 2 4 1   P r o p o se d   t e c h n i q u e   9 4 . 9 6   9 2 . 3 0   0 . 1 8 7   9 8 . 6 4   9 3 . 5 0   0 . 0 6 2   0 . 2 0 2       I n   co n tr ast,  Den s eNe t - 2 0 1 ,   wh ile  ca p ab le  o f   ac h iev in g   r elativ ely   h ig h   p r ec is io n ,   u ltima tely   u n d er p er f o r m ed   wh en   co m p a r ed   with   th e   p r o p o s ed   m eth o d .   Af ter   3 0   tr ain in g   iter atio n s ,   it   ac h iev ed   a   tr ain in g   p r ec is io n   o f   8 4 . 2 an d   v al id atio n   p r ec is io n   o f   7 9 . 0 b u t   also   r ep o r te d   tr ain in g   lo s s   o f   0 . 4 4 5 1   an d   a   v alid atio n   lo s s   o f   0 . 4 9 8 7 .   Alth o u g h   th ese  m etr ics  s u g g est  th at  Den s eNe t - 2 0 1   lear n ed   s o m e   f ea tu r es   ef f ec tiv ely ,   it  is   clea r   th er is   lack   o f   p er f o r m an ce   in   f ea tu r d is cr im in atio n   co m p ar e d   to   th h y b r id   m eth o d .   T h o v er all  p e r f o r m an ce   o f   R esNet - 5 0   was  lo wer   t h an   t h at  o f   th e   o th e r   ex a m in ed   ar ch ite ctu r es.  Af ter   t h ir ty   iter atio n s ,   its   tr ain in g   p r ec is io n   was  o n ly   7 0 . 4 an d   v ali d atio n   p r ec is io n   6 9 . 7 %,  wh il th tr ain in g   an d   v alid atio n   lo s s es  r em ain ed   h ig h   at  0 . 8 3 3 8   an d   0 . 8 4 4 2 ,   r esp ec tiv ely .   T h ese  r esu lts   in d icate   p o o r   o v e r all  co n v er g en ce   o n   th p la n d is ea s d ataset.   T h r elativ ely   lo p er f o r m an ce   o f   R esNet - 5 0   m ay   b e   d u t o   its   s en s itiv ity   to   in itial izatio n   an d   lear n in g   r ate  f ac to r s   th at  ar p ar ticu lar ly   p r o b lem atic  f o r   h eter o g en e o u s   an d   n o is y   d o m ain s   lik e   p lan t   p a th o lo g y   im ag es.   I n ce p tio n   V3   p e r f o r m ed   b etter ,   ac h iev in g   9 2 . 1 tr ai n in g   p r ec is io n   an d   8 5 . 0 v alid atio n   p r ec is io n   af te r   3 0   iter atio n s ,   alo n g   with   a   tr ain in g   lo s s   o f   0 . 2 5 7 6   a n d   a   v alid atio n   l o s s   o f   0 . 3 7 1 7 .   W h ile  th ese  f in d in g s   a r r esp ec ta b le,   th e y   s till   lag g e d   b eh in d   t h p r o p o s ed   m o d el,   p ar ticu lar ly   i n   v alid atio n   ac c u r ac y ,   wh e r f i n e - g r ain ed   d is ea s class if icatio n   r em ain s   c h allen g e.   VGGN et - 1 9   d eliv er ed   d ec e n r esu lts   d u to   its   d ep th   an d   s tr aig h tf o r war d   ar c h itectu r e.   Af ter   3 0   tr ain in g   iter atio n s ,   it   ac h iev ed   tr ain in g   p r ec is io n   o f   7 4 . 2 an d   v alid ati o n   p r ec i s io n   o f   7 4 . 8 %,  with   r elativ ely   h ig h   tr ain in g   an d   v alid atio n   lo s s es  o f   0 . 9 1 6 2   an d   0 . 9 0 2 6 ,   r esp ec tiv el y .   T h ese  r esu lts   in d icate   th at  id e n tify in g   an   o p tim al  f ea tu r e   r ep r esen tatio n   f o r   g e n er aliza tio n   is   d if f icu lt with   co m p lex   p lan t d is ea s d atasets .     T h e   h y b r i d   I N C - V G G N   m o d e l   p e r f o r m e d   b e t t e r   t h a n   t h e   s t a n d a r d   C NN   m o d e l s ,   a c h ie v i n g   9 7 . 6 %   t r a i n i n g   p r e c i s i o n   a n d   9 1 . 8 %   v a l i d a t i o n   p r e c is i o n   a f t e r   3 0   i t e r a t i o n s ,   w it h   l o w   t r a i n i n g   a n d   v a l i d a t i o n   l o s s es   o f   0 . 0 8 5 6   a n d   0 . 2 4 0 9 ,   r e s p e c t i v e ly .   H o w e v e r ,   d e s p i t e   t h e s s t r o n g   r e s u l ts ,   i s t i ll   f a i le d   t o   o u t p e r f o r m   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d   i n   t e r m s   o f   t r a i n i n g   s p ee d   a n d   o v e r a l l   p e r f o r m a n c e .   T h e   m a r k e d   i m p r o v e m e n t   d e l i v er e d   b y   t h e   p r o p o s e d   m o d e l   i s   d u e   t o   i t s   h y b r i d   n a t u r e ,   w h e r e i n   f e a t u r es   d e r i v e d   f r o m   A l e x N e w e r c o m b i n ed   w i t h   h a n d c r a f t e d   d e s c r i p t o r s   f r o m   Hi l b e r t   s p a c e - b a s e d   ( H e s s ) - C o H O G .   T h e   h y b r i d   m o d e l   u t i l i z e d   b o t h   t y p e s   o f   r e p r e s e n t at i o n   t h e   a b s t r a c t ,   h i g h - l e v el   h i e r a r c h i c a l   l e a r n i n g   p r o v i d e d   b y   C N Ns   a n d   t h e   t e x t u r e - s e n s it iv e ,   r o t a t i o n - i n v a r i a n q u a l i t i es   o f   h a n d c r a f t e d   d es c r ip t o r s .   T o   d e c r e as e   t h e   s i z o f   t h e   r e p r e s e n ta t i o n   t o   a   c o m p u t a t i o n a l l y   f r ie n d l y   1 × 1 2 8   v e c t o r   w h i l e   r e t ai n i n g   d i s c r i m i n a t i v e   i n f o r m a t i o n ,   t h e   f e a t u r e s   we r e   c o m p r e s s e d   u s i n g   P C A .     T h is   b alan ce   b etwe en   f ea tu r r ich n ess   an d   r ed u ce d   d i m en s io n ality   co n tr ib u ted   to   s u p er io r   p er f o r m an ce   ac r o s s   all  m etr ic s .   Ov er all,   th e   co m p ar ativ r e s u lts   s u b s tan tiate  th at  th h y b r id   m o d el  is   r o b u s an d   o u t p er f o r m s   s tate - of - th e - ar C NN  ar ch itectu r es  test ed   in   th is   s tu d y ,   p ar ticu lar l y   af ter   tr ain in g   f o r   3 0   ep o ch s .   I r ep r esen ts   v iab le  an d   p r o m is in g   ap p r o ac h   f o r   lar g e - s ca le,   r ea l - wo r ld   p la n d is ea s r ec o g n itio n   wh er ac cu r ac y   a n d   ef f icien c y   ar ess en tial.  T ab le  5   p r o v id es  s im ilar   an aly s is   o f   th m ajo r   d ee p   lear n in g   ar ch itectu r es  ( an d   t h p r o p o s e d   h y b r id   m o d el)   to   b etter   ex p l ain   th r elativ ad v an tag es  an d   d is ad v an tag es  o f   ea ch   m eth o d   an al y ze d   in   th is   s tu d y .   E ac h   m eth o d   was  ass ess ed   b ased   o n   its   co m p u tatio n al  ch ar ac ter is tics ,   lear n in g   ab ilit y ,   an d   ap p licab il ity   to   p lan d is ea s d etec tio n .   C o n v en tio n al  C NN - b ased   m eth o d s   lik Alex Net,   VGGNet - 1 9 ,   R esNet - 5 0 ,   I n c ep tio n   V3 ,   a n d   Den s eNe t - 2 0 1   ea ch   o f f er   s p ec if ic  a d v an t ag es  s u ch   as  f ast  tr ain in g ,   d ee p   f ea tu r ex t r ac tio n ,   o r   s tr o n g   g r a d ien f lo w   b u t   also   p r esen d r awb ac k s   lik s en s itiv ity   to   in itializatio n ,   h ig h   m e m o r y   r eq u ir em en ts ,   an d   lo n g   tr ain i n g   tim es.  T h I NC - VGGN   h y b r id   m o d el,   wh ich   f u s es  in ter m ed iate  an d   v is u al  s ty les  f r o m   d if f er en a r c h itectu r es,  o f f er s   s o m tr ain in g   ad v a n tag es  b u t   in tr o d u ce s   g r ea ter   co m p lex ity   an d   h ig h er   tr ain i n g   c o s ts .   I n   c o n tr ast,  th p r o p o s ed   m o d el   ef f ec tiv ely   ad d r ess es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 3 3 6 - 5 3 4 6   5344   th ese  d is ad v an tag es  b y   in teg r atin g   d ee p   lear n in g   with   h a n d cr af ted   f ea tu r es  an d   d im en s io n ality   r ed u ctio n .   I ts   two   p r im ar y   a d v an ta g es  ar e   th eir   r o b u s tn ess   to   n o is an d   r o tatio n ,   an d   its   h ig h   d eg r e o f   ac cu r ac y   i n   co m p ac r ep r esen tatio n   d e m o n s tr ates  its   ap p licab ilit y .   T h er ef o r e ,   th p r o p o s ed   h y b r id   ar ch itectu r h as   en o u g h   th eo r etica b ac k i n g   f o r   f u tu r c o n s id er atio n   a n d   p o ten tial  ap p licatio n   in   r ea l - w o r ld   d ep l o y m en o n   f ar m s .   T h is   co m p ar ativ in v esti g atio n   n o o n l y   v alid ates  th r esear ch   r elev an ce   o f   th p r o p o s ed   h y b r i d   m o d e l   but   also   p r o v id es  d ir ec tio n   to   o th er   in v esti g ato r s   an d   p r ac titi o n er s   lo o k in g   to   s elec o r   alter   th eir   d ee p   lear n in g   m o d els as p er   co n tex t u al  lim itatio n s .       T ab le  5 .   Key   s tr en g th s   an d   lim itatio n s   o f   d if f e r en t d ee p   lea r n in g   tech n iq u es   M e t h o d   P o si t i v e   a s p e c t s   N e g a t i v e   a s p e c t s   A l e x N e t     -   F a st   t r a i n i n g   -   S i mp l e   a r c h i t e c t u r e   -   Ef f e c t i v e   f o r   b a si c   i ma g e   c l a ssi f i c a t i o n   -   S h a l l o w   d e p t h   -   Li mi t e d   g e n e r a l i z a t i o n   o n   c o m p l e x   d a t a se t s   V G G N e t - 19   -   D e e p   n e t w o r k   w i t h   g o o d   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   -   P e r f o r ms w e l l   w i t h   t r a n sf e r   l e a r n i n g   -   H i g h   n u mb e r   o f   p a r a me t e r s   -   R e q u i r e mo r e   mem o r y   a n d   c o m p u t a t i o n a l   r e so u r c e s   R e sN e t - 50   -   R e s i d u a l   c o n n e c t i o n s e n a b l e   d e e p   t r a i n i n g   -   M i t i g a t e s   v a n i s h i n g   g r a d i e n t   p r o b l e m   -   S e n s i t i v e   t o   l e a r n i n g   r a t e   a n d   i n i t i a l i z a t i o n   -   Lo n g e r   t r a i n i n g   t i me   I n c e p t i o n   V 3   -   Ef f i c i e n t   m u l t i - s c a l e   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   -   G o o d   t r a d e - o f f   b e t w e e n   d e p t h   a n d   s p e e d   -   C o m p l e x   a r c h i t e c t u r e   -   R e q u i r e i ma g e   i n p u t   s t a n d a r d i z a t i o n   D e n seN e t - 2 0 1   -   S t r o n g   g r a d i e n t   f l o w   -   F e a t u r e   r e u s e   i mp r o v e e f f i c i e n c y   a n d   a c c u r a c y   -   S l o w e r   t r a i n i n g   d u e   t o   d e n se   c o n n e c t i o n s   -   M e m o r y - i n t e n s i v e   -   I n c r e a se d   a r c h i t e c t u r a l   c o m p l e x i t y   -   H i g h e r   t r a i n i n g   a n d   i n f e r e n c e   t i me   I N C - V G G N   -   H y b r i d   a r c h i t e c t u r e   l e v e r a g e s VG G   a n d   I n c e p t i o n   st r e n g t h s   -   H i g h   c l a s si f i c a t i o n   a c c u r a c y     P r o p o se d   m o d e l   -   C o m b i n e d e e p   a n d   h a n d c r a f t e d   f e a t u r e s   -   R o b u st   t o   n o i se   a n d   r o t a t i o n   -   H i g h   a c c u r a c y   w i t h   l o w   d i me n s i o n   ( 1 × 1 2 8   v e c t o r )   -   P C A   ma y   r e d u c e   s u b t l e   b u t   u sef u l   f e a t u r e s   -   R e q u i r e p a r a me t e r   t u n i n g   f o r   f u s i o n       5.   CO NCLU SI O N   Fo r   m an y   y ea r s ,   p lan d is ea s es  h av b ee n   an   im p o r ta n ar ea   o f   co n ce r n   i n   ag r icu ltu r a n d   r ep r esen a   co n s id er ab le  th r ea to   f o o d   m an u f ac tu r i n g   s ec u r ity .   I n   ex tr em ca s es  th ese   d is ea s e s   ca n   lead   to   to tal  cr o p   lo s s es,  wi th   s p illo v er   ef f ec ts   th at  ca n   in clu d ec o n o m ic  s h o ck s ,   f o o d   s ca r city   an d   b r ea k s   in   s u p p ly   ch ain s .   Su ch   ch allen g es a r p ar ticu lar ly   p r o n o u n ce d   in   d e v elo p in g   g eo g r ap h ies,  wh er f ar m er s   lack   ac ce s s   to   m o d er n   ag r icu ltu r al  tech n o lo g ies  an d   th ec o n o m ic  well - b ein g   o f   s m allh o ld er   f a r m er s   ar e   d ir ec tly   lin k ed   to   cr o p   y ield s .   Plan d is ea s es  h av s o cial  an d   e n v ir o n m en tal   im p ac ts   in   ad d itio n   to   th eir   ec o n o m ic  ef f ec ts ,   f u elin g   p o v er ty ,   d im in is h in g   b io d iv er s ity ,   an d   lead in g   to   u n s u s tain ab le  f ar m in g   p r ac tices.  W it h   in cr ea s in g   g lo b a l   p o p u latio n   g r o wth ,   a n d   th c o m in g   th r ea ts   o f   clim ate  ch a n g e,   th e   d r iv f o r   m o r in n o v ativ an d   ef f icien t   way s   to   co m b at  p lan d is ea s es  is   cr itical.   Am o n g   th in f o r m atio n   in   a g r icu ltu r e,   th er is   g r ea d em an d   f o r   th ea r ly   id e n tific atio n   o f   p la n d is ea s e.   E ar ly   d etec tio n   o f   p lan d is ea s es  is   cr itical ly   im p o r tan in   th f ield   o f   ag r icu ltu r al  i n f o r m atio n .   Utilizin g   ea r l y   d etec tio n   th r o u g h   d is ea s m an ag em en t   en ab les  tim ely   in ter v e n tio n   an d   th a p p licatio n   o f   tar g eted   tr ea tm en ts   th at  m ay   d r asti ca lly   r ed u ce   cr o p   lo s s es in   th lo n g   r u n .     I also   p r o v id es  m ea n s   o f   d ec r ea s in g   r elian ce   o n   ch e m ical   p esti cid es,  wh ich   f r eq u en tly   ca u s s o il  d eg r ad atio n ,   wate r   c o n tam in a tio n ,   an d   d etr im e n tal  ef f ec ts   o n   n o n - tar g et  o r g an is m s   lik e   p o llin ato r s .   E ar ly   d etec tio n   tech n o l o g ies  h av t h p o ten tial  to   m ak s ig n i f ican im p ac if   th ey   ca n   s h o w   th at  th ey   ca n   h elp   m ee th p r in cip les  o f   s u s tain ab le  ag r icu ltu r e.   C u r r en tly   d ee p   lear n in g   m eth o d s ,   esp ec ially   C NNs,   h av s h o wn   o u ts tan d in g   p e r f o r m a n ce   o n   m a n y   p r o b lem s   in v o l v ed   in   th f ield   o f   d is ea s d iag n o s is .   No o n ly   wo u ld   th ese  m eth o d s   p er f o r m   ex ce p tio n ally   o n   h ig h - d im en s io n al  im ag d ata,   b u th ey   al s o   en ab le  r etr ain in g   o n   u p d ated   d atasets ,   allo win g   th em   to   b e   s ea m less ly   ad ap ted   to   ch a n g in g   ag r icu ltu r al  co n d itio n s   o v e r   tim e.   T h is   s ec tio n   p r esen ted   an   in n o v ativ m et h o d   th at  c o m b in e s   C NN ,   s p ec if ically   Alex Net,   with   th Hess ian   m atr ix   to   ca lcu late  t h eig e n v alu es  o f   th im ag s u r f ac e.   B y   in co r p o r atin g   th Hess ian   m atr ix ,   o u r   a p p r o ac h   en h an ce s   th m o d el' s   ab ilit y   to   id en tify   s u b tle  tex tu r al  f ea tu r es  an d   v ar iatio n s   in   p lan im ag es  th at  m ay   o th er wis g o   u n d etec ted .   Fu r t h er m o r e ,   we  u s ed   th e   PC alg o r ith m   h ar n ess ed   f o r   m in im i ze s   s ize,   en ab lin g   th ex tr ac tio n   o f   ess en tial  in f o r m atio n   wh ile  d ec r ea s in g   c o m p u tatio n al   o v e r h ea d .   T h is   n esti n g   ad d r ess es  v ar io u s   p r ac tical  p u r v iews ,   s u ch   as  p r o ce s s in g   tim an d   s ca lab ilit y ,   wh ich   ar c r itical  f o r   wid esp r ea d   ad o p tio n .   T h e   r esu lts   o f   o u r   e x p er im en ts   d e m o n s tr ate  th e   e f f ec tiv en ess   o f   our   p r o p o s ed   m eth o d   ac h iev in g   a   n o tab le  s cr ee n in g   ac cu r ac y   o f   9 1 . 8 3 o n   th Plan tDis ea s d ataset  an d   an   im p o s in g   9 3 . 6 7 ac cu r ac y   o n   t h Plan tVillag d ataset.   T h r es u lts   o b tain ed   s h o m o r th a n   th r eliab ilit y   an d   r o b u s tn e s s   o f   o u r   alg o r ith m   p r o p o s th ey   also   s h o also   h ig h lig h its   p o ten tial  to   h as  ex ce ed   ex is tin g   al g o r ith m s   in   th f ield   o f   p lan t   d is ea s class if icatio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         P la n t d is ea s d etec tio n   a n d   c la s s ifica tio n :   b a s ed   o n   ma ch in lea r n in g   a n d   …  ( E A r o u s s El   M eh d i )   5345   T h p er ce n ta g o f   p r ec is io n   ac h iev ed   co u ld   h a v tr an s f o r m ativ im p licatio n s   f o r   a g r icu ltu r al   p r ac tices,  f ac ilit atin g   clar ity   o f   d ec is io n s   f o r   f ar m e r s   an d   th u s o f   tec h n o lo g y   in   t r ad itio n al  f a r m in g   s y s tem s .   Fu r th er m o r e,   th e   r es u lts   o b tain ed   s h o th a b ilit y   o f   ar tific ial  in tellig en ce   to   b r i d g th e   g ap   b etwe en   cu ttin g - ed g e   r esear ch   a n d   p r ac tical  ap p licatio n s   in   ag r icu ltu r e.   I n   o u r   f u tu r p r o jects,  we  will  p r o p o s e   d ep lo y m e n ap p r o ac h es  o n   m o b ile  d ev ices  u s in g   c o n n ec te d   o b jects  to   f ac ilit ate  th m o n it o r in g   a n d   au t o m atic  r ec o g n itio n   o f   b r o ad e r   s p ec tr u m   o f   d is ea s es  at  v ar io u s   lo ca tio n s   in   th p lan at  v ar io u s   s tag es   o f   d is ea s p r o g r ess io n .   T h in teg r atio n   o f   th is   tech n o l o g y   with   m o b il d ev ices  co u ld   d em o c r atize   ac ce s s   to   ad v an ce d   d iag n o s tic  to o ls ,   p ar ticu lar l y   i n   r u r al  a n d   u n d e r s er v ed   ar ea s .   B y   em p o wer in g   f a r m er s   wit h   u s er - f r ien d l y   an d   co s t - ef f ec tiv s o lu tio n s ,   s u ch   tech n o lo g ies  h av th p o ten tial  to   tr an s f o r m   p r ec is io n   ag r icu ltu r e,   r e d u cin g   y ield   g ap s   an d   f o s ter in g   r esil ien ce   ag ain s t e n v ir o n m e n tal  s tr ess o r s .     I n   p ar allel,   we  g o al  to   p r o l o n g   th r eq u est  o f   o u r   alg o r ith m   to   r ea l - w o r ld   s itu atio n s ,   in clu s iv co m p u ter - aid ed   d iag n o s is ,   th e r eb y   co n d u ci v to   a d v an ce m e n ts   in   ag r icu ltu r al   in f o r m atio n   s y s tem s .   B ey o n d   d is ea s class if icatio n ,   o u r   s tr u ctu r is   allo wed   t o   b e   ex p an d ed   to   in clu d p r ed ictiv d esig n ,   e n ab lin g   s tak eh o ld er s   to   an ticip ate  d is e ase  o u tb r ea k s   b ased   o n   en v ir o n m en tal  an d   clim atic  d ata.   T h i s   in teg r atio n   wo u ld   n o o n ly   im p r o v cr o p   m an ag em en s tr ateg ies  b u also   in f o r m   r e g io n al  an d   n atio n al   p o licy   d ec is io n s ,   co n tr ib u tin g   to   m o r s u s tain ab le  an d   s ec u r a g r icu ltu r al  ec o s y s tem .   I n   ad d itio n ,   th a p p r o ac h   co u l d   s u p p o r t   th d ev elo p m e n o f   au to m ated   ag r icu ltu r al  r o b o ts   ca p ab le   o f   p er f o r m in g   task s   s u ch   as  tar g eted   s p r ay in g ,   h ar v esti n g ,   o r   p r u n in g   b ased   o n   r ea l - tim d is ea s d etec tio n .   Mo r e o v er ,   th p o ten tial  o f   th is   tech n o lo g y   ex ten d s   to   in ter d is cip lin ar y   a p p licatio n s .   Fo r   ex am p le,   its   in teg r atio n   in to   f o o d   s u p p l y   ch ain   s y s tem s   co u ld   en s u r q u ality   co n tr o b y   id e n tify in g   d is ea s ed   cr o p s   d u r in g   p r o ce s s in g   o r   s to r a g e,   th e r e b y   m in im izin g   f o o d   waste.   W will  co llab o r ate  with   ec o lo g ical  m o n ito r in g   s y s tem s   to   f u r th er   ex p lo it  ec o lo g ical  m o n ito r in g   tech n o lo g y   to   ass ess   th h ea lth   o f   n atu r al  p lan t   p o p u latio n s ,   as  well  as  f o r   co n s er v atio n   ef f o r ts .   W b eliev e   th at  th r o u g h   th ese  in ter d is cip lin ar y   o p p o r t u n ities ,   o u r   ap p r o a ch   co u ld   s er v as  cr itical  to o to   ad d r ess   g lo b al   ch allen g es,  f r o m   f o o d   s ec u r ity   to   en v ir o n m en tal  s u s tain ab ilit y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   W o r l d   P e r s p e c t i v e ,   S t a t i st i c s ,   S c h o o l   o f   A p p l i e d   Po l i t i c F a c u l t y   o f   A rt a n d   H u m a n i t i e U n i v e rsi t y   o f   S h e r b ro o k e h t t p s : / / p e r sp e c t i v e . u s h e r b r o o k e . c a / b i l a n / serv l e t / B M Te n d a n c e S t a t P a y s (a c c e sse d   Ja n .   3 0 ,   2 0 2 5 ) .   [ 2 ]   S .   S a n k a r a n ,   A .   M i s h r a ,   R .   E h sa n i ,   a n d   C .   D a v i s,  A   r e v i e w   o f   a d v a n c e d   t e c h n i q u e f o r   d e t e c t i n g   p l a n t   d i se a ses,   C o m p u t e rs  a n d   El e c t r o n i c s   i n   A g r i c u l t u r e ,   v o l .   7 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 3 ,   J u n .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 0 . 0 2 . 0 0 7 .   [ 3 ]   R .   G .   D a w o d   a n d   C .   D o b r e ,   U p p e r   a n d   l o w e r   l e a f   si d e   d e t e c t i o n   w i t h   mac h i n e   l e a r n i n g   me t h o d s,”   S e n so rs ,   v o l .   2 2 ,   n o .   7 ,     p .   2 6 9 6 ,   M a r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 2 0 7 2 6 9 6 .   [ 4 ]   K .   P .   P a n i g r a h i ,   A .   K .   S a h o o ,   a n d   H .   D a s,   A   C N N   a p p r o a c h   f o r   c o r n   l e a v e s   d i s e a s e   d e t e c t i o n   t o   s u p p o r t   d i g i t a l   a g r i c u l t u r a l   sy st e m,   i n   2 0 2 0   4 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   T re n d i n   El e c t r o n i c a n d   I n f o rm a t i c ( I C O EI ) ( 4 8 1 8 4 ) ,   Ju n .   2 0 2 0 ,     p p .   6 7 8 6 8 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C O EI 4 8 1 8 4 . 2 0 2 0 . 9 1 4 2 8 7 1 .   [ 5 ]   A .   R a mc h a r a n   e t   a l . ,   A   m o b i l e - b a se d   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l   f o r   c a ss a v a   d i sea se   d i a g n o s i s,”   Fr o n t i e rs  i n   Pl a n t   S c i e n c e ,   v o l .   1 0 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s . 2 0 1 9 . 0 0 2 7 2 .   [ 6 ]   Y .   L i   a n d   J .   Y a n g ,   F e w - sh o t   c o t t o n   p e s t   r e c o g n i t i o n   a n d   t e r mi n a l   r e a l i z a t i o n ,   C o m p u t e rs   a n d   El e c t ro n i c s   i n   Ag r i c u l t u re   v o l .   1 6 9 ,   p .   1 0 5 2 4 0 ,   F e b .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 2 0 . 1 0 5 2 4 0 .   [ 7 ]   R .   G a j j a r ,   N .   G a j j a r ,   V .   J .   Th a k o r ,   N .   P .   P a t e l ,   a n d   S .   R u p a r e l i a ,   R e a l - t i m e   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   p l a n t   l e a f   d i s e a s e s   u si n g   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s   o n   a n   e m b e d d e d   p l a t f o r m,   T h e   V i s u a l   C o m p u t e r ,   v o l .   3 8 ,   n o .   8 ,   p p .   2 9 2 3 2 9 3 8 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 3 7 1 - 021 - 0 2 1 6 4 - 9.   [ 8 ]   S .   P .   M o h a n t y ,   D .   P .   H u g h e s,  a n d   M .   S a l a t h é ,   U s i n g   d e e p   l e a r n i n g   f o r   i m a g e - b a s e d   p l a n t   d i se a se  d e t e c t i o n ,   F ro n t i e rs  i n   Pl a n t   S c i e n c e ,   v o l .   7 ,   S e p .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s. 2 0 1 6 . 0 1 4 1 9 .   [ 9 ]   K .   P .   F e r e n t i n o s ,   D e e p   l e a r n i n g   mo d e l f o r   p l a n t   d i se a se   d e t e c t i o n   a n d   d i a g n o si s,   C o m p u t e rs   a n d   El e c t ro n i c i n   A g r i c u l t u r e v o l .   1 4 5 ,   p p .   3 1 1 3 1 8 ,   F e b .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 8 . 0 1 . 0 0 9 .   [ 1 0 ]   J.  C h e n ,   J .   C h e n ,   D .   Z h a n g ,   Y .   S u n ,   a n d   Y .   A .   N a n e h k a r a n ,   U s i n g   d e e p   t r a n sf e r   l e a r n i n g   f o r   i ma g e - b a sed   p l a n t   d i s e a s e   i d e n t i f i c a t i o n ,   C o m p u t e rs  a n d   El e c t r o n i c s   i n   A g r i c u l t u r e ,   v o l .   1 7 3 ,   p .   1 0 5 3 9 3 ,   J u n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 2 0 . 1 0 5 3 9 3 .   [ 1 1 ]   G .   G .   a n d   A .   P .   J . ,   I d e n t i f i c a t i o n   o f   p l a n t   l e a f   d i s e a s e u si n g   a   n i n e - l a y e r   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   C o m p u t e rs  &   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   v o l .   7 6 ,   p p .   3 2 3 3 3 8 ,   Ju n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp e l e c e n g . 2 0 1 9 . 0 4 . 0 1 1 .   [ 1 2 ]   K .   R . ,   H .   M . ,   S .   A n a n d ,   P .   M a t h i k s h a r a ,   A .   J o h n s o n ,   a n d   M .   R . ,   A t t e n t i o n   e m b e d d e d   r e si d u a l   C N N   f o r   d i s e a se   d e t e c t i o n   i n   t o m a t o   l e a v e s,”   A p p l i e d   S o f t   C o m p u t i n g ,   v o l .   8 6 ,   p .   1 0 5 9 3 3 ,   J a n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a s o c . 2 0 1 9 . 1 0 5 9 3 3 .   [ 1 3 ]   J.  G .   A .   B a r b e d o ,   F a c t o r i n f l u e n c i n g   t h e   u s e   o f   d e e p   l e a r n i n g   f o r   p l a n t   d i sea s e   r e c o g n i t i o n ,   Bi o sys t e m En g i n e e ri n g ,   v o l .   1 7 2 ,   p p .   8 4 9 1 ,   A u g .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b i o s y st e mse n g . 2 0 1 8 . 0 5 . 0 1 3 .   [ 1 4 ]   P .   A .   H .   V a r d h i n i ,   S .   A sr i t h a ,   a n d   Y .   S .   D e v i ,   Ef f i c i e n t   d i sea se  d e t e c t i o n   o f   p a d d y   c r o p   u si n g   C N N ,   i n   2 0 2 0   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S m a r t   T e c h n o l o g i e s   i n   C o m p u t i n g ,   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s   ( I C S T C EE) ,   O c t .   2 0 2 0 ,   p p .   1 1 6 1 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C S TC EE 4 9 6 3 7 . 2 0 2 0 . 9 2 7 6 7 7 5 .   [ 1 5 ]   J.  Li ,   Q .   F e n g ,   J .   Z h a n g ,   a n d   S .   Y a n g ,   E M S A M :   e n h a n c e d   m u l t i - s c a l e   s e g m e n t   a n y t h i n g   mo d e l   f o r   l e a f   d i se a se  se g me n t a t i o n ,   Fro n t i e rs  i n   P l a n t   S c i e n c e ,   v o l .   1 6 ,   p .   1 5 6 4 0 7 9 ,   M a r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s.2 0 2 5 . 1 5 6 4 0 7 9 .   [ 1 6 ]   J.  J.  M o n d a l ,   M .   F .   I sl a m,  S .   Za b e e n ,   A .   B .   M .   A .   A l   I sl a m ,   a n d   J.  N o o r ,   N o t e :   p l a n t   l e a f   d i s e a s e   n e t w o r k   ( P Le a D - N e t ) :   i d e n t i f y i n g   p l a n t   l e a f   d i s e a s e t h r o u g h   l e v e r a g i n g   l i mi t e d - r e so u r c e   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   i n   AC M   S I G C A S / S I G C H I   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t i n g   a n d   S u s t a i n a b l e   S o c i e t i e s   ( C O MP AS S ) ,   Ju n .   2 0 2 2 ,   p p .   6 6 8 6 7 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 5 3 0 1 9 0 . 3 5 3 4 8 4 4 .   [ 1 7 ]   D .   H u g h e s,  M .   S a l a t h é ,   a n d   O t h e r s ,   A n   o p e n   a c c e ss  r e p o si t o r y   o f   i m a g e o n   p l a n t   h e a l t h   t o   e n a b l e   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   mo b i l e   d i s e a se   d i a g n o s t i c s,   a rXi v   p re p ri n t   a rXi v : 1 5 1 1 . 0 8 0 6 0 ,   2 0 1 5 .   [ 1 8 ]   T.   U .   R e h ma n ,   M .   S .   M a h mu d ,   Y .   K .   C h a n g ,   J.  J i n ,   a n d   J.  S h i n ,   C u r r e n t   a n d   f u t u r e   a p p l i c a t i o n o f   s t a t i s t i c a l   mac h i n e   l e a r n i n a l g o r i t h ms  f o r   a g r i c u l t u r a l   ma c h i n e   v i si o n   s y st e ms,”   C o m p u t e rs  a n d   El e c t r o n i c s i n   Ag r i c u l t u re ,   v o l .   1 5 6 ,   p p .   5 8 5 6 0 5 ,   Ja n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 8 . 1 2 . 0 0 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.