I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 ,   p p .   5 1 4 0 ~ 5 1 5 6   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 14 .i 6 . p p 5 1 4 0 - 5 1 5 6          5140     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Cla ss ificatio n of s ing le orig in Indo n esia n coffee  beans  using   co nv o lutiona l neural network       Achm a d P ra t a m a   Rif a i 1 ,   Wa ng i P a nd a n Sa ri 1 ,   H a ida r  Ra bb a ni 1 ,   T a ri  H a rdia ni Sa f it ri 1 ,    M a k bu l H a j a d 2 ,   E di Su t o y o 3 ,   H uu - T ho   Ng uy en 4   1 D e p a r t me n t   o f   M e c h a n i c a l   a n d   I n d u s t r i a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a s G a d j a h   M a d a ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e s i a   2 F a c u l t y   o f   A g r i c u l t u r a l   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r si t a s   G a d j a h   M a d a ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e si a   3 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   S y s t e ms ,   Te l k o m U n i v e r si t y ,   B a n d u n g ,   I n d o n e si a   4 F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   N g u y e n   Ta t   T h a n h   U n i v e r si t y ,   H o   C h i   M i n h   C i t y ,   V i e t n a m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   9 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct  2 4 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   No v   8 ,   2 0 2 5       Th is  re se a rc h   a ims   to   d e v e lo p   a   c o ffe e   b e a n   ty p e   d e tec ti o n   m o d e l  u sin g   c o n v o lu ti o n a l  n e u ra l  n e two rk s   (C NN ),   lev e ra g in g   a   d a tas e t  o f  1 4 , 5 2 5   ima g e s  fro m   1 1 6   ty p e s  o f  In d o n e sia n   c o ffe e   b e a n s.  P re - p ro c e ss in g   ste p s  in c lu d in g   re siz in g ,   re sc a li n g ,   a n d   a u g m e n t a ti o n   we re   a p p li e d   to   imp r o v e   t h e   d a tas e t  q u a li t y .   Th e   d a tas e t  wa s  sp li t  in to   train i n g ,   v a li d a ti o n ,   a n d   tes ti n g   se ts  with   p ro p o rti o n s   o f   8 0 % ,   1 0 % ,   a n d   1 0 % ,   re sp e c ti v e l y .   Two   m o d e l   d e v e lo p m e n t   a p p ro a c h e s  we re   u se d :  tran sfe r  lea rn in g   wit h   In c e p ti o n   V 3   in   two   sc e n a rio s  a n d   a   m o d e l  b u il t   fro m   sc ra tch .   T h e   tran sfe r  lea rn i n g   I n c e p ti o n   V 3   m o d e l  i n   s c e n a rio   1   a c h iev e d   t h e   b e st  p e rf o rm a n c e ,   with   a   tes t  a c c u ra c y   o f  0 . 8 7   a n d   o p ti m a l  e v a l u a ti o n   m e tri c s  a c ro ss   p re c isio n ,   re c a ll ,   a n d   F 1 - sc o re .   T h is  m o d e l   wa s  fin e - tu n e d   u sin g   p re train e d   we ig h ts,  a ll o win g   it   t o   a d a p t  e ffe c ti v e ly   to   th e   c o ffe e   b e a n   d a tas e t.   Th e   re su lt s  h ig h li g h t  th a t  tran sfe r   lea rn in g ,   e sp e c ially   with   In c e p ti o n   V 3 ,   p ro v id e s  a   ro b u st   m e th o d   f o r  c las sify in g   c o ffe e   b e a n s,  o ffe ri n g   p o ten ti a l   a p p li c a ti o n s  i n   t h e   c o ffe e   i n d u stry   f o r   imp ro v i n g   c las sifica ti o n   e fficie n c y   a n d   a c c u ra c y .   Th e   stu d y   d e m o n stra tes   h o w  d e e p   lea rn in g   c a n   e n h a n c e   th e   o b jec ti v it y   a n d   p re c isio n   o f  c o ffe e   b e a n   c las sifica ti o n ,   c o n tri b u t in g   t o   g r e a ter  c o n siste n c y   in   p ro d u c t   so rti n g   a n d   q u a li t y   a ss e ss m e n t.   K ey w o r d s :   C o f f ee   b ea n   class if icatio n   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   Dee p   lear n in g   I n d o n esia sin g le  o r ig in   c o f f ee   T r an s f er   lear n i n g   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ach m ad   Pra tam a  R if ai   Dep ar tm en t o f   Me ch an ical  an d   I n d u s tr ial  E n g in ee r i n g ,   Un i v er s itas   Gad jah   Ma d a   Yo g y ak ar ta,   I n d o n esia   E m ail: a ch m ad . p . r if ai@ u g m . a c. id       1.   I NT RO D UCT I O N   I n d o n esia,  as  th e  f o u r t h - lar g est  co f f ee   p r o d u ce r   in   t h e  wo r ld ,   was  ca p ab le  o f   p r o d u cin g     7 1 1 . 3   th o u s an d   to n s   o f   co f f e e  b ea n s   an n u ally   b ef o r e  2 0 2 0   [ 1 ] .   C o f f ee   p la y s   a  v ital  r o le  as  a  p lan tatio n   co m m o d ity ,   co n tr i b u tin g   s ig n if ican tly   to   th e  n atio n al  ec o n o m y   th r o u g h   ex p o r t  o p p o r t u n ities   an d   a  s tr o n g   d o m esti c  m ar k et  [ 2 ] .   T h ese  o p p o r tu n ities   ar e  b o ls ter ed   b y   I n d o n esia' s   s tead ily   in cr ea s in g   co f f ee   p r o d u ctio n   ea ch   y ea r ,   f r o m   2 0 2 0   to   2 0 2 2 .   I n   2 0 2 2   alo n e,   c o f f ee   p r o d u ctio n   r o s e  b y   1 . 1 %  f r o m   th e  p r ev io u s   y ea r ,   r ea ch in g   7 9 4 . 8   th o u s an d   to n s   [ 3 ] .   So m e  o f   I n d o n esia' s   r en o wn ed   c o f f ee   b ea n   v a r ieties  in clu d e  Ar ab ica,   R o b u s ta,   L ib er ica,   E x ce ls a,   a n d   th e  f am o u s   K o p i  Lu w a k .   C o f f ee   v ar ieties  ar e  o f te n   in f lu e n ce d   b y   th e   r eg io n   o r   p r o v in ce   o f   p r o d u ctio n ,   lea d in g   to   m o r e  s p ec if ic  ty p es  o f   co f f ee .   Ad d itio n ally ,   d r ied   co f f ee   b ea n s   p o s s ess   v ar y in g   q u ality   ch ar ac ter is tics   d ep en d in g   o n   th eir   p r o ce s s in g   [ 4 ] .   W ith   th is   wea lth   o f   co f f ee   ty p es,  class if y in g   co f f ee   b ea n s   b y   v ar iety   an d   q u ality   is   cr u cial  f o r   b o th   en t r ep r en eu r s   an d   f ar m er s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C la s s i fica tio n   o f sin g le  o r ig in   I n d o n esia n   co ffee  b e a n s   u s in g   co n vo lu tio n a l …   ( A c h ma d   P r a ta ma   R ifa i)   5141   C u r r en tly ,   m an y   co f f ee   e n tr e p r en eu r s   an d   f ar m er s   s till   m an u ally   class if y   co f f ee   b ea n s   b y   ty p e  an d   q u ality   th r o u g h   wo r k e r s   o r   ex p er t  ev alu ato r s   ( cu p p er ) .   T h is   clas s if icatio n   is   b ased   o n   v is u al  in s p ec tio n   o r   s en s o r y   test s ,   wh ich   ar e  s u b jectiv e  [ 5 ] .   T h is   s u b jectiv ity   lea d s   to   in co n s is ten cies  in   co f f ee   b ea n   class if icatio n .   On   th e  o th er   h an d ,   ac cu r ate  cl ass if icatio n   is   es s en tial  as  it  af f ec ts   th e  p r o d u ctiv ity   o f   t h e  c o f f ee   b ea n s ,   b o th   i n   ter m s   o f   f lav o r   a n d   q u ality ,   alig n in g   with   d iv er s e  co n s u m er   d em an d s   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   T h e r e f o r e,   d e v elo p in g   a  class if icatio n   m eth o d   th at   ca n   ev alu ate  th e   ch a r ac ter is tics   o f   co f f ee   b ea n   ty p es  an d   q u ality   m o r e  ef f ec tiv ely   an d   ef f icien tly   is   n ec ess ar y .   Su ch   a  m eth o d   m u s t  also   b e  o b jectiv e  to   en s u r e  g r e ater   ac cu r ac y   an d   co n s is ten cy ,   ad d r ess in g   th e   s h o r tco m in g s   o f   m an u al  class if icatio n ,   wh ich   is   p r o n e  to   h ig h   s u b jectiv ity .   I n   th is   r eg ar d ,   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   tech n o lo g ies,  s u ch   as  m ac h in e  lear n in g   an d   f u zz y   lo g ic ,   ca n   b e  u tili ze d   to   en h an ce   th e  ef f icien cy   o f   co f f ee   b ea n   class if icatio n ,   as  d em o n s tr ated   in   s tu d ies  b y   L iv io   an d   Ho d h o d   [ 8 ]   an d   San to s   et   a l .  [ 9 ] .   AI   is   u s ed   to   im p r o v e   b o th   th e   ac cu r ac y   an d   f in an cial   an d   tim e   ef f icien cy   in   id en tify in g   co f f ee   b ea n   ty p e s   an d   q u ality .   Ma ch in e  l ea r n in g   m eth o d s   s u ch   as  ar tific i al  n eu r al  n etwo r k s   ( ANN)   [ 1 0 ] ,  k - n ea r est n eig h b o r   ( KNN)   [ 1 1 ] ,   a n d   s u p p o r t v e cto r   m ac h in e   ( SVM)   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ]   h av e  b e en   ap p lied   in   co f f ee   b ea n   class if icatio n   with   h ig h   ac cu r ac y .   Ho we v er ,   th e  co m p lex   d ata  p r o ce s s in g   r eq u ir ed   in   c o f f ee   b ea n   class if icatio n   m ak es  m ac h in e  lear n in g   less   s u itab le  in   s o m e  ca s es.  On e  a s p ec t  o f   m ac h in e  lear n in g   th at  ca n   ad d r ess   th is   is s u e  is   d ee p   lear n in g .   Dee p   lea r n in g   ca n   ac co m m o d ate  v a r io u s   v ar iab les  in v o lv ed   in   co f f ee   class if icatio n ,   s u ch   as c o f f ee   b ea n   ty p e,   r o ast lev el,   g e o g r ap h ical  o r ig in ,   an d   p r o ce s s in g   m e th o d s .   D e e p   le a r n i n g   i s   a   b r a n c h   o f   A I   t h a t   u s e s   n e u r a l   n e t w o r k s   c o n s i s t i n g   o f   m a n y   l a y e r s   c a p a b l e   o f   r e c o g n i z i n g   c o m p l e x   p a t t e r n s   i n   d a t a .   A d d i t i o n a l l y ,   d e e p   l e a r n i n g   c a n   a u t o m a t i c a l l y   e x t r a c t   i m p o r t a n t   f e a t u r e s   f r o m   c o m p l e x ,   h i g h - d i m e n s i o n a l   d a t a .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   w e l l - s u i t e d   f o r   c o f f e e   c l a s s i f i c a t i o n   p r o c e s s e s   i n v o l v i n g   i n t r i c a t e   p a t t e r n s ,   s u c h   a s   a r o m a ,   t a s t e ,   c o l o r ,   s i z e ,   s h a p e ,   a n d   t e x t u r e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   c o f f e e   b e a n s .   D e e p   l e a r n i n g   i n c l u d e s   s e v e r a l   a l g o r i t h m i c   m e t h o d s   t h a t   h a v e   p r o v e n   a c c u r a t e   i n   c o f f e e   c l a s s i f i c a t i o n ,   s u c h   a s   m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   ( M L P ) ,   p r i n c i p a l   c o m p o n e n t   a n a l y s i s   ( P C A ) ,   A N N ,   a n d   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s  ( C N N )   [ 1 4 ] – [ 1 6 ] .   A m o n g   t h e s e   m e t h o d s ,   C N N   i s   t h e   m o s t   f r e q u e n t l y   u s e d   f o r   c l a s s i f i c a t i o n ,   e s p e c i a l l y   w h e n   t h e   p r o c e s s   i n v o l v e s   i m a g e   d a t a ,   a s   C N N   o f f e r s   h i g h   a c c u r a c y   a n d   s u p e r i o r   p e r f o r m a n c e   i n   i m a g e   c l a s s i f i c a t i o n   [ 1 7 ] .   Ho wev er ,   in   r ea lity ,   th e  u s e  o f   AI   m eth o d s   f o r   c o f f ee   b ea n   class if icatio n   in   I n d o n esia  is   s till   r ar e,   r esu ltin g   in   s u b o p tim al   ef f ici en cy .   T h is   s tu d y   s ee k s   to   ad d r ess   th is   g ap ,   wh ich   is   p ar tl y   d u e   to   th e  lim ited   am o u n t o f   p r ev io u s   r esear ch   o n   AI - b ased   c o f f ee   class if icatio n   in   I n d o n esia.  So   f ar ,   a  f ew  s t u d ies  in   I n d o n esia   h av e  b ee n   co n d u cted ,   s u c h   a s   Nasu tio n   an d   An d ay a n i’ s   [ 1 8 ]   s tu d y   o n   r o asti n g   lev el  c lass if icatio n   u s in g   im ag e  p r o ce s s in g   an d   ANN,   p o wd er   c o f f ee   class if icatio n   u s in g   ANN,   an d   Su h an d i   an d   Yu lia’ s   [ 1 9 ]   s tu d y   o n   Ar ab ica  co f f ee   p o wd e r   class if icatio n   u s in g   u ltra v io let - v is ib le   ( UV - Vis )   s p ec tr o s co p y   tech n o lo g y .   T h is   r esear ch   ap p lies   C NN  in   th e  class if icatio n   o f   I n d o n esian   co f f ee   b ea n   ty p es.  I m p lem e n tin g   C NN   ca n   im p r o v e  p r o d u ctio n   ef f ici en cy   an d   en h a n ce   th e  v al u e  o f   I n d o n esian   co f f ee   co m m o d it ies  b y   r ed u cin g   th e   tim e  an d   co s ts   ass o ciate d   with   th e   s o r tin g   p r o ce s s .   Mo r eo v er ,   th is   r esear ch   ca n   ass is t  co f f ee   p r o d u ce r s   i n   p r o ce s s in g   d ata   r elate d   t o   co f f ee   b ea n   ty p es  a n d   q u ality   f r o m   v ar io u s   s o u r ce s ,   lea d in g   to   m o r e   ac cu r ate   an d   b etter   class if icatio n   o u tco m es.   T h is   s tu d y   also   co n tr ib u tes  a  n o v el  d ataset  co m p r is in g   1 4 , 5 2 5   im a g es  f r o m   1 1 6   s in g le - o r ig in   I n d o n esian   co f f ee   b ea n   ty p es,  wh ich ,   to   o u r   k n o wled g e,   r e p r esen ts   th e  m o s t  ex ten s iv e  d ataset  o f   its   k in d .   T h e  im ag es  wer e  co llected   u n d er   s tan d ar d ized   lig h tin g   a n d   i m ag in g   c o n d itio n s ,   e n s u r in g   co n s is ten cy   wh ile   ca p tu r in g   th e  wid e   m o r p h o l o g ical  an d   c o lo r   v ar iatio n s   in h er en t  to   I n d o n esia’ s   d iv er s e  co f f ee   r eg io n s .   B ey o n d   s u p p o r tin g   th is   s tu d y ,   th e  d at aset  o f f er s   s u b s tan tial  p o ten ti al  as  a  b en ch m ar k   f o r   f u tu r e  co f f ee   class if icatio n   r esear ch ,   f ac ilit atin g   cr o s s - co m p ar is o n   o f   d ee p   lea r n in g   m o d els  an d   ad v a n cin g   th e  d ev elo p m en t  o f   m o r e   g en er alize d   AI   s y s tem s   f o r   ag r icu ltu r al  p r o d u ct  r ec o g n itio n .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   T h e   class if icat io n   p r o c e s s   f o r   c o f f e e   b e a n s   c a n   b e   c a r r i e d   o u t b y   o b s e r v i n g   t h e   c o l o r ,   s h a p e ,   s i z e ,   t a s t e ,   a n d   a r o m a   c h a r a c t e r i s ti c s   o f   t h e   b e a n s   a f t e r   t h e   d r y i n g   p r o c e s s   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   H o w e v e r ,   t h i s   p r o c e s s   r e q u i r es  p r e c i s i o n   a n d   c o n s is t e n c y ,   w h ic h   p r e s e n ts   c h al l e n g es   w h e n   p er f o r m e d   m a n u a l l y   b y   w o r k e r s .   A s   a   r es u l t ,   v a r i o u s   s u p p o r t i n g   m e t h o d s   h a v e   b e e n   d e v e l o p e d   t o   a u t o m a t e   t h e   c o f f e e   b e a n   c l a s s i f i c at i o n   p r o c e s s ,   o n e   o f   w h i c h   i s   t h e   u s e   o f   A I   t h r o u g h   d e e p   l e a r n in g   m e t h o d s .   D e e p   le a r n i n g   i s   a   b r a n c h   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   c a p a b l e   o f   s o l v i n g   h i g h l y   c o m p l e x   p r o b lem s   b y   m i m i c k i n g   t h e   w a y   t h e   h u m a n   b r a i n   w o r k s .   C o m p o n e n t s   o f   d e e p   l e a r n i n g   i n c l u d e  i n p u t ,   c o n v o l u t i o n ,   p o o l i n g ,   f u l l y   c o n n e c t e d   ( d e n s e )   la y e r s ,   an d   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n s ,   d e p e n d i n g   o n   t h e   n e t w o r k   u s e d   [ 2 2 ] .   D e e p   le a r n i n g   m a k e s   p r e d i c t i o n s   b y   l e a r n i n g   f r o m   i n p u t   d a t a   t o   g e n e r a t e   t h e   d e s i r e d   o u t p u t ,   i d e n t i f y i n g   t h e   c o r r e c t   i t e m   o r   a c t i o n   [ 2 3 ] .   I n   t h i s   s t u d y ,   t h e   d a t a   c o n s is t s   o f   i m a g e s   o f   c o f f e e   b e a n s ,   w h i c h   a r e   u s e d   t o   p r o d u c e   o u t p u t   i n   t h e   f o r m   o f   t h e   c o r r e c t   t y p e   a n d   q u a l i t y   c l ass i f i c at i o n   o f   t h e   b e a n s .   D e e p   l e a r n i n g   h a s   b e e n   w i d e l y   u s e d   i n   v a r i o u s   c l a s s i f i c a t i o n   p r o c e s s e s ,   e s p e c i a l l y   i n   t h e   a g r i c u l t u r a l   f i e l d   [ 2 4 ] .   I d e n t i f y i n g   a n d   c l a s s i f y i n g   p a r t s   o f   p l a n t s   t o   e n s u r e   t h e   e x p e c t e d   q u a l i t y   h a s   b e e n   a   f o c u s   o f   m a n y   p r e v i o u s   s t u d i e s .   I n   a   s t u d y   b y   N a s i r   e t   a l .  [ 2 5 ] ,   a   C N N   m o d e l   u s e d   t o   d e t e c t   d i s e a s e s   i n   f r u i t s   b a s e d   o n   c o l o r   a n d   s h a p e   c h a r a c t e r i s t i c s   a c h i e v e d   h i g h   d e t e c t i o n   a c c u r a c y .   B e y o n d   f r u i t   d i s e a s e   d e t e c t i o n ,   C N N   m o d e l s   h a v e   a l s o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :  5 1 4 0 - 5 1 5 6   5142   b e e n   a p p l i e d   t o   c l a s s i f y   f r u i t   t y p e s   w i t h   a n   a c c u r a c y   r a t e   o f   9 3 %   [ 1 ] .   E a r l y   d i s e a s e   i d e n t i f i c a t i o n   i n   p l a n t s   t h r o u g h   l e a f   a n a l y s i s   h a s   a l s o   b e e n   c o n d u c t e d   u s i n g   C N N   a n d   i m a g e   r e c o g n i t i o n   t e c h n i q u e s   t o   a c h i e v e   m o r e   a c c u r a t e   a n d   e f f i c i e n t   d e t e c t i o n   [ 2 6 ] .   M o r e o v e r ,   d e e p   l e a r n i n g   h a s   b e e n   u s e d   t o   i d e n t i f y   s e e d s ,   s u c h   a s   i n   t h e   s t u d y   b y     J u m a r l i s   e t   a l .  [ 2 7 ] ,   w h e r e   K N N   w a s   u s e d   t o   d e t e c t   d e f e c t s   i n   c o f f e e   b e a n s .   T h u s ,   d e e p   l e a r n i n g   i s   e m e r g i n g   a s   a   p r o m i s i n g   t o o l   f o r   t h e   i n s p e c t i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o n   o f   f o o d   q u a l i t y   a n d   s a f e t y   i n   t h e   a g r i c u l t u r a l   s e c t o r   [ 2 8 ] .   On e  o f   th e  m o s t  co m m o n ly   u s ed   d ee p   lear n in g   alg o r ith m s   f o r   class if icatio n   an d   id e n tific atio n   p r o ce s s es  is   C NN.   C NN  s p ec ializes  in   p atter n   r ec o g n itio n   an d   u s es  co n n ec ted   lay e r s   o f   p o o lin g   a n d   co n v o l u tio n   to   tr an s f o r m   an   i n p u t  im ag e  in to   a  s er ies  o f   f ea tu r e  m ap s ,   wh ich   ar e  th en   class if ied   b y   f u lly   co n n ec ted   lay er s   b ased   o n   th e  im ag e’ s   f ea tu r es  [ 2 9 ] .   T h is   m ec h an is m   allo ws  C NN   to   ex ce l  in   im ag e   r ec o g n itio n   p r o ce s s es,  ef f ec tiv ely   ex tr ac tin g   c o lo r   an d   s h ap e  f ea tu r es  f r o m   im a g es  [ 3 0 ] .   C NN  is   r elativ ely   ea s y   to   tr ain   an d   d ev elo p ,   d ep en d in g   o n   th e   b r ea d th   a n d   d ep th   o f   th e   d ataset  u s ed   d u r i n g   m o d el  tr ai n in g ,   an d   ca n   ac cu r ately   p r e d ict  im ag e   p r o p er ties   [ 3 1 ] .   Ho wev e r ,   t o   ac h iev e   h ig h   ac cu r ac y ,   C NN  r eq u ir es  lar g e   d atasets   o f   im ag e  s am p les  d u r in g   th e  tr ain i n g   p h ase  [ 3 2 ] .   T h e  im p o r ta n ce   o f   p r e - tr ain i n g   to   ac h ie v e  h ig h   ac cu r ac y   h as  b ee n   d em o n s tr at ed   b y   U n al  et  a l .  [ 3 3 ] ,   wh o   e m p lo y ed   f o u r   C NN  m o d els  to   d etec t  co f f ee   b ea n s ,   all  o f   wh ich   ac h ie v ed   h i g h   ac c u r ac y   af ter   p r e - t r ain in g .   Giv en   its   ad v a n tag es,  C NN  h as  b ee n   wid ely   d e v elo p ed   an d   im p lem en ted   in   c o f f ee   b ea n   class if icatio n   p r o ce s s es.  Pre v io u s   r esear ch   h as  d em o n s tr at ed   th e  h ig h   ac c u r ac y   o f   C NN  in   class if icatio n   task s ,   in clu d in g   th o s e  in v o lv in g   ty p e,   q u ality ,   a n d   d e f ec t  d etec tio n .   B u o n o co r e  et  a l .  [ 3 4 ]   u s ed   C NN  to   au to m atica lly   class if y   m ix ed   Ar ab ica  an d   R o b u s ta  co f f ee   b ea n s ,   d is tin g u is h in g   th em   b ased   o n   s h ap e,   co lo r ,   an d   s ize  f r o m   ca p tu r e d   im ag es ,   with   h ig h ly   ac cu r ate  r esu lts .   W an g   et  a l .  [ 3 5 ]   a n d   Prz y b y ł  et  a l .  [ 3 6 ]   also   d em o n s tr ated   th at  co m b in in g   C NN  with   co m p u ter   v is io n   ca n   ac c u r ately   i d en tify   co f f ee   b ea n   q u ality .   Mic ar aseth   et  a l .  [ 3 7 ]   em p lo y ed   th r e e  C NN  m o d els  f o r   co f f ee   d ef ec t   d etec tio n ,   ac h ie v in g   h ig h   ac cu r ac y   an d   s h o r t   d etec tio n   tim es  with   all  th r ee   m o d els.  I n   a d d itio n   to   s h o r ten i n g   p r o ce s s in g   tim es,  C h en   et  a l .  [ 3 8 ]   d em o n s tr a ted   th at  a   m u ltimo d al  r ea l - tim e  alg o r it h m   u s in g   C NN  an d   a  n ea r - in f r ar ed   s n a p s h o t  h y p er s p ec tr al   s en s o r   f o r   co f f ee   b ea n   d etec tio n   c o u ld   r ed u ce   lab o r   c o s ts   wh ile  m ain tain in g   h ig h   ac c u r ac y .   T h e  u s e  o f   C NN  to   im p r o v e  d ef ec t  d etec tio n   ac cu r ac y   in   c o f f ee   b ea n s   h as   also   b ee n   p r o v en   b y   Pin to   e t  a l .  [ 3 9 ] ,   w h o   class if ied   co f f ee   b ea n s   in to   s ix   ty p es  o f   d ef ec ts ,   in cr ea s in g   ac cu r ac y   f r o m   7 2   t o   9 8 %.  I n   t h is   s tu d y ,   th e  a u to m atic  d etec tio n   o f   I n d o n esian   c o f f ee   b ea n   ty p es  is   co n d u cte d   b y   d ev elo p in g   an d   ap p ly i n g   a  v is u al - b ased   d ee p   lea r n in g   m e th o d   u s in g   C NN.   T h is   s tu d y   m ak es  s ev er al  k ey   co n tr ib u tio n s   to   th e  f ield   o f   co f f ee   b ea n   class if icatio n .   First,  it  u tili ze s   a  d ataset  co n s is tin g   o f   1 1 6   ty p es  o f   s in g le - o r ig in   co f f ee ,   w h ich ,   to   th e  b est  o f   o u r   k n o wl ed g e,   is   th e  lar g est   d ataset  o f   I n d o n esian   c o f f ee   v ar ieties  co m p iled   to   d ate.   T h is   ex ten s iv e  d ataset  p r o v id e s   a  co m p r eh en s iv e   f o u n d atio n   f o r   a n aly zin g   th e   d iv er s e  ch ar ac te r is tics   o f   I n d o n esian   co f f ee   b ea n s .   Seco n d ,   th e  d ataset  was   ca p tu r ed   u s in g   a  s tan d ar d   d i g ital  ca m er a,   av o id in g   th e  n ee d   f o r   co m p lex   an d   co s tly   im ag in g   s etu p s ,   m ak in g   th e  m eth o d   m o r e  ac ce s s ib le  a n d   r ep licab le  f o r   o th er   r esear c h er s   an d   p r ac titi o n er s .   Fin ally ,   th is   s tu d y   in v o lv es  th e  cr ea tio n   an d   d ev el o p m en t   o f   C NN  m o d el s   s p ec if ically   d esig n ed   f o r   th e  v is u al  p r ed ic tio n   o f   co f f ee   b ea n   ty p es  u s in g   t h is   d ataset.   T h e s e   C NN  m o d el s   ar e   o p tim i ze d   to   d eliv er   ac cu r ate   class if icatio n s ,   th er eb y   ad v an cin g   th e  u s e  o f   AI   in   t h e  co f f ee   in d u s tr y   an d   c o n tr ib u tin g   to   th e  b r o ad e r   g o al  o f   im p r o v i n g   ef f icien c y   an d   p r ec is io n   in   co f f ee   b ea n   s o r tin g   p r o ce s s es.       3.   M E T H O DS   T h is   s tu d y   d ev el o p s   p r e d ictio n   m o d els  u s in g   two   d if f er en t   m eth o d s .   T h e  f ir s t  m eth o d   i s   tr an s f er   lear n in g ,   wh ich   u tili ze s   th e  p r etr ain ed   I n ce p tio n   V3   m o d el .   T h e  s ec o n d   m eth o d   in v o l v e s   b u ild in g   a  m o d el  f r o m   s cr atch ,   with   p r ep r o ce s s in g   ap p lie d   in   b o th   to   alig n   th e  d ataset  with   th e  r esear ch   o b jec tiv es.     3 . 1 .     Da t a   prepro ce s s ing   Sev er al  p r ep r o ce s s in g   s tep s   w er e  ca r r ied   o u t,  as  s h o wn   in   Fi g u r e  1 ,   in cl u d in g   s h u f f lin g   t h e   d ata  an d   s p litt in g   it  in to   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test in g   s ets.  Af ter war d ,   r esizin g ,   r escalin g ,   an d   d ata  a u g m e n tatio n   wer e  p er f o r m ed .   T h e  d ata  s h u f f lin g   p r o ce s s   was  d o n e  r an d o m ly   ac r o s s   th e  d ataset.   T h is   was  f o llo wed   b y   r esizin g   an d   r escalin g   th e  d ata.   Ad d itio n ally ,   au g m en tatio n   was  o n ly   a p p lied   t o   th e   tr ain i n g   d ata   to   in tr o d u ce   m o r e  v a r iatio n   an d   im p r o v e  th e  m o d el' s   p er f o r m a n ce   d u r in g   tr ain in g .     3. 2 .    T ra ns f er   lea rning   m o de l   T h e  m o d el  d ev elo p m en t  p r o c ess   in v o lv es  tr an s f er   lear n i n g ,   u tili zin g   th e  p r etr ain ed   I n ce p tio n   V3   m o d el  alo n g   with   weig h ts   o b tain ed   f r o m   p r ev io u s   tr ain in g   o n   d if f er e n t  d atasets .   T wo   f in e - tu n in g   s ce n ar io s   ar e  ap p lied   d u r in g   tr ain in g : in   th e  f ir s t scen ar io ,   h alf   o f   th e  f ea tu r e  ex tr ac tio n   lay er s   ar e  u n f r o ze n ,   wh ile  in   th e   s ec o n d   s ce n ar io ,   all  th e   lay er s   ar e  u n f r o ze n .   T h e  I n ce p tio n   V3   m o d el  was  s elec ted   d u e  t o   its   h ig h   ac cu r ac y   wh en   tr ain ed   o n   th e  I m a g eNe t  d ataset  an d   its   co m p lex   ar ch itectu r e,   wh ich   in clu d es  2 3 . 9   m illi o n   p ar am eter s .   T h e  d etails o f   th e  tr ai n in g   s ce n ar io s   ar e  as f o llo ws .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C la s s i fica tio n   o f sin g le  o r ig in   I n d o n esia n   co ffee  b e a n s   u s in g   co n vo lu tio n a l …   ( A c h ma d   P r a ta ma   R ifa i)   5143   Scen ar io   1 .   I n   th e  f ir s t  s ce n ar io ,   th e  m o d el  is   tr ain ed   b y   f r ee zin g   all  f ea tu r e  ex tr ac tio n   l ay er s   an d   r ep lacin g   th e  class if icatio n   la y er   to   s u it  th e   s p ec if ic  task   o f   c o f f ee   class if icatio n .   C o n s eq u e n tly ,   th e   weig h ts   i n   th e  f ea tu r e   ex t r ac tio n   la y er s   r em ain   u n ch an g ed .   T h is   s tep   a im s   to   tr ain   th e   class if icatio n   lay er   to   alig n   with   th e  o b jectiv es  o f   th is   m o d el  d ev elo p m en t.  T h e  tr ain in g   p r o c ess   is   ca r r ied   o u t  f o r   2 5   ep o c h s ,   r ep r esen tin g   h alf   o f   th e  to tal  ep o c h s   p lan n e d   f o r   m o d el  tr ain in g .   Af ter war d ,   h alf   o f   th e  f ea tu r e  ex tr ac tio n   l ay er s   ar e  u n f r o ze n ,   allo win g   f o r   weig h t   u p d ates  in   th ese  lay er s .   T h is   f in e - tu n in g   s tep   is   p e r f o r m ed   t o   ad j u s t  th e  p r e v io u s ly   p r etr ain ed   weig h ts   to   th e  cu r r en t  d ataset,   with   an o th er   2 5   ep o ch s   o f   tr ain in g .   T h is   ap p r o ac h   o p tim izes  th e   m o d el  f o r   th e  s p ec if ic  class if icatio n   task   in   th is   r esear ch .   Scen ar io   2 .   I n   th e  s ec o n d   s ce n ar io ,   all  f ea tu r e  ex tr ac ti o n   la y er s   ar e  u n f r o ze n ,   an d   th e  cla s s if icatio n   lay er   is   r ep lace d   to   s u it  th e  co f f ee   class if icatio n   task .   T h is   ad ju s tm en t  allo ws  th e  en tire   m o d el  to   lear n   f r o m   s cr atch ,   ac co u n tin g   f o r   p o ten ti al  d if f er en ce s   in   th e  d atasets   u s ed   in   p r ev io u s   tr ain in g .   As  a  r esu lt,  th e  weig h ts   will  b e  u p d ated   at  ea ch   s tag e  o f   th e  tr ain in g   p r o ce s s ,   wh ich   is   co n d u cted   o v e r   5 0   ep o ch s .   I n ce p tio n   V3 .   T h is   p r etr ain ed   m o d el  is   a n   a d v a n ce m en t  b y   Szeg ed y   et  a l .  [ 4 0 ]   o v er   th e   p r ev io u s   I n ce p t io n   m o d el  a n d   was  tr ain ed   o n   th e  I m ag eNe t  d ata s et.   I n ce p tio n   V 3   co m p r is es  co n v o l u tio n al  b l o ck s ,   I n ce p tio n   m o d u les,  an d   a   class if ier ,   with   a  to tal  o f   4 8   la y er s .   T h e  ar c h itectu r e  o f   th is   m o d el  is   s h o wn   in   Fig u r e  2 .           Fig u r e  1 .   Data   p r ep r o ce s s in g   s tag es           Fig u r e  2 .  Ar c h itectu r e  o f   I n ce p tio n   V3   [ 4 1 ]       3. 3 .    T ra ini ng   f ro m   s cr a t ch  m o del   T h e  b u il d - f r o m - s c r a tc h   a p p r o a ch   i n v o l v es  d es ig n i n g   th e  m o d el  ar ch ite ct u r e  f r o m   t h e   g r o u n d   u p .   T h e   d e v e lo p ed   s tr u c tu r e   c o n s is ts   o f   f e at u r e   e x t r a cti o n   la y e r s ,   w h e r e   ea c h   co n v o l u ti o n al   la y e r   h a s   a   s p ec i f i c   n u m b e r   an d   s ize   o f   f ilte r s ,   f o llo wed   b y   a  m a x   p o o li n g   l ay e r .   T o   o p ti m iz e  t h e  m o d e l’ s   a r c h i tec tu r e ,   th e   T a g u ch i m et h o d   is   ap p l ie d   u s i n g   a   d esi g n   o f   e x p e r i m e n t   ( D o E )   a p p r o ac h ,   ai m in g   t o   f in d   a   r o b u s t   c o m b i n a ti o n   o f   t h e   n u m b e r   o f   f e at u r e  ex tr ac t io n   la y er s   a n d   tr ain in g   e p o c h s .   T h e  p r o ce s s   f l o w  is   ill u s t r ate d   i n   Fi g u r e   3 .   T h e  p r o ce s s   b eg in s   with   p r o b lem   f o r m u latio n ,   wh er e  t h e  g o al  is   to   f in d   th e  o p tim al  co m b in atio n   b etwe en   th e  n u m b er   o f   tr ain i n g   ep o c h s   an d   f ea tu r e  e x tr ac t io n   lay er s   u s ed .   T h e  o u tp u t  i n d icato r   will  b e  th e   ac cu r ac y   ac h iev e d   o n   t h e  v alid atio n   d ata  d u r i n g   th e  f in al  ep o ch   o f   m o d el  tr ain in g ,   with   th e  g o al  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :  5 1 4 0 - 5 1 5 6   5144   m ax im izin g   th is   v alu e .   Nex t,  co n tr o l  f ac t o r s   ar e  id en tifie d :  th e  n u m b er   o f   tr ain in g   ep o c h s ,   wh ich   af f ec ts   th e   r is k   o f   u n d er f itti n g   o r   o v er f itti n g ,   a n d   th e   n u m b er   o f   f ea tu r e   ex tr ac tio n   la y er s ,   wh ic h   im p a cts  th e  d e p th   o f   th e  m o d el’ s   ar ch itectu r e.   T h en ,   ex p er im en ts   ar e   co n d u cted   u s in g   co m b in atio n s   o f   th ese  f ac to r s   b ased   o n   a   p r ed ef in e d   d esig n .   Usi n g   th e   L 9   o r t h o g o n al  ar r ay ,   n in e  c o m b in atio n s   with   th r ee   lev els  ar e  id en tifie d :  t h e   n u m b er   o f   e p o ch s   s et  at  5 0 ,   7 5 ,   an d   1 0 0 ,   a n d   th e  n u m b er   o f   f ea tu r e  e x tr ac tio n   lay er s   s et  at  5 ,   6 ,   an d   7 .   T h e   tr ain in g   p r o ce s s   is   ca r r ied   o u t  u s in g   th e  s am e  eq u ip m en t   to   m in im ize  n o is e.   T h e  ex p e r im en t  is   an aly ze d   b ased   o n   th e  s ig n al - to - n o is e  ( S/N)  r atio ,   with   th e  "lar g er   is   b etter "  cr iter io n   u s ed   to   m ax i m ize  ac cu r ac y .   T h is   ap p r o ac h   h elp s   id en tify   a  r o b u s t  co m b in atio n   th at  will  y ield   th e  h ig h est  m o d el  ac cu r ac y .   T h e  r esu lts   o f   th is   an aly s is   s er v e  as th e  b asis   f o r   m o d el  d e v elo p m e n t.     3. 4 .    M o del per f o rma nce  ev a lua t io n ind ica t o rs   Sev er al  in d icato r s   ar e  u s ed   to   an aly ze   th e   p er f o r m an ce   o f   th e  d ev el o p ed   m o d el.   I f   th e  m o d el  is   f o u n d   lack in g   b ased   o n   th e   in d icato r s   lis ted   in   T a b le  1 ,   a  h y p er p ar am eter   tu n i n g   p r o ce s s   will  b e  in itiated .   T h e  k ey   in d icato r s   u s ed   to   ass ess   wh eth er   a  m o d el  is   co n s id er e d   o p tim al  in clu d e  ac h iev i n g   th e  h ig h est  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   an d   r e ca ll,  with   th e   lo west  p o s s ib le  lo s s ,   wh ile  a v o id in g   s ig n s   o f   o v er f itti n g   o r   u n d e r f itti n g   d u r i n g   tr ain in g   a n d   v alid atio n .   Ad d itio n ally ,   th e   m o d el   m u s t  e x h ib it  s tr o n g   p e r f o r m an ce   o n   th e  test   d ata,   as   d em o n s tr ated   b y   h i g h   v al u es  in   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e .   C o m p u tatio n   t im e,   esp ec ially   f o r   test in g   d ata,   is   also   a  cr u cial  f ac to r   wh en   d ete r m in in g   w h ich   m o d el  to   ap p ly   to   r ea l - wo r ld   p r o b lem s ,   as  f aster   m o d els m ay   b e   m o r e   p r ac tical   f o r   im p lem en tatio n .           Fig u r e  3 .  T a g u ch i  m eth o d d   p r o ce s s   f lo w       T ab le  1 .   Mo d el  p er f o r m a n ce   e v alu atio n   in d icato r s   P a r a me t e r   I n d i c a t o r   Tr a i n i n g   r e s u l t   Th e   a v e r a g e   v a l u e s   o f   l o ss,  a c c u r a c y ,   p r e c i si o n ,   a n d   r e c a l l   o n   t h e   t r a i n i n g   a n d   v a l i d a t i o n   d a t a ,   a s   w e l l   a s  t h e   t r a i n i n g   t i me .   Te st i n g   r e su l t   A n a l y s i n g   t h e   a v e r a g e   a c c u r a c y ,   p r e c i si o n ,   r e c a l l ,   a n d   F 1 - sc o r e   f o r   b o t h   c l a s ses,   a l o n g   w i t h   t h e   t e st i n g   t i me.       4.   E XP E R I M E N T S AN D  RE S UL T S   4 . 1 .     Da t a s et   T h is   s tu d y   u tili ze s   a  d ataset  co n s is tin g   o f   p h o to s   co llected   b ased   o n   v ar io u s   ty p es  o f   c o f f ee   b ea n s   f r o m   ac r o s s   I n d o n esia.  B r o a d ly   s p ea k in g ,   th er e   ar e  f o u r   m ain   ty p es  o f   co f f ee   b ea n s :  Ar ab ica,   R o b u s ta,   L ib er ica,   an d   E x ce ls a.   T h e   d a taset  in clu d es  1 1 6   d is tin ct  ty p es  o f   co f f ee   b ea n s   ca teg o r ize d   b y   th eir   g r o win g   r eg io n s ,   co m p r is in g   a  to tal  o f   1 4 , 5 2 5   im ag es.  Fig u r e  4   p r es en ts   r ep r esen tativ e  ex am p les  o f   th r ee   I n d o n esian   co f f ee   b ea n   ty p es — R o b u s ta  Dam p it   in   Fig u r e  4 ( a) ,   Ar ab ic a  C ih u r ip   in   Fig u r e  4 ( b ) ,   an d   L ib er ica  Su m ed an g   in   Fig u r e  4 ( c) — s elec ted   f r o m   a  to tal  o f   1 1 6   v ar ieties  in clu d ed   in   th e  d ataset.   T h ese  ex a m p les  h ig h lig h t  th e   n o tab le  m o r p h o l o g ical  an d   c o lo r   v ar iatio n s   am o n g   co f f e e  b ea n s   o r ig in atin g   f r o m   d if f er en t  r eg io n s   an d   s p ec ies,  illu s tr atin g   th e  v is u al   d iv er s ity   t h at  th e   class if icati o n   m o d el  m u s t  r ec o g n ize .  T h e  d etails  o f   d atasets   ar e  p r esen ted   in   T ab le  2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C la s s i fica tio n   o f sin g le  o r ig in   I n d o n esia n   co ffee  b e a n s   u s in g   co n vo lu tio n a l …   ( A c h ma d   P r a ta ma   R ifa i)   5145         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  4 .  E x am p les o f   th e  im a g es f r o m   th r ee   co f f ee   v ar ieties   of   ( a)   R o b u s ta  Dam p it,  ( b )   Ar ab ica  C ih u r ip ,   an d   ( c)   L ib er ica  Su m e d an g       T ab le  2 .  Deta ils   o f   th e  d atasets   Ty p e   o f   c o f f e e   b e a n s   N u mb e r   o f   d a t a   Ty p e   o f   c o f f e e   b e a n s   N u mb e r   o f   d a t a   Li b e r i c a   La w u   2 0 9   A r a b i c a   P a n d a n s a r i   B r e b e s   1 1 6   R o b u st a   La w u   1 7 2   R o b u st a   M e r a p i   1 1 2   A r a b i c a   F l o r e s  B a j a w a   W a s h   1 6 8   R o b u st a   Te ma n g g u n g   N a t u r a l   1 1 2   A r a b i c a   C i w i d e y   W i n e   1 6 4   A r a b i c a   A r g o p u r o   1 1 2   A r a b i c a   P a p u a   D o g i y a i   1 6 4   A r a b i c a   Te m a n g g u n g   H o n e y   1 1 1   A r a b i c a   G u n u n g   S u mb i n g   1 6 4   A r a b i c a   M e r a p i   W i n e   1 1 1   A r a b i c a   M e w a r w a n g i   1 6 4   R o b u st a   M e d a n   1 1 0   A r a b i c a   W a n o j a   K a mo j a n g   1 6 4   R o b u st a   F l o r e s   1 1 0   Ex c e l s a   G u n u n g   S i n d o r o   1 6 4   A r a b i c a   La w u   1 0 9   A r a b i c a   P u n t a n g   J a w a   B a r a t   1 6 3   A r a b i c a   A c e h   G a y o   H o n e y   1 0 8   Ex c e l s a   I j e n   R a u n g   1 6 2   R o b u st a   D a m p i t   1 0 8   A r a b i c a   To r a j a   R a n t e k a r u a   1 6 0   A r a b i c a   C i w i d e y   L u w a k   1 0 8   A r a b i c a   I j e n   C a r b o n i c   M a s c e r a s i   N a t u r a l   1 5 6   A r a b i c a   G o w a   M a l i n o   S p e c i a l i t y   1 0 8   A r a b i c a   To r a j a   N a p o   1 5 6   A r a b i k   S u b a n g   N a t u r a l   1 0 8   R o b u st a   M a n d a i l i n g   S u m a t r a   1 5 4   A r a b i c a   R a n c a b a l i   H o n e y   1 0 6   A r a b i c a   En r e k a n g   L a t i m o j o n g   1 5 4   A r a b i c a   B e n g k u l u   1 0 6   A r a b i c a   G n .   P a t u h a   1 5 4   A r a b i c a   To r a j a   F u l l w a sh   1 0 4   A r a b i c a   Li n t o n g   N i h u t a   1 5 2   R o b u st a   La mp u n g   1 0 4   A r a b i c a   F l o r e s  M a n g g a r a i   1 5 2   A r a b i c a   Te m a n g g u n g   F u l l w a sh   1 0 4   A r a b i c a   M a masa   1 5 2   A r a b i c a   K l a t e n   Y e l l o w   B o u r b o n   1 0 4   A r a b i c a   G u n u n g   T i l u   1 5 2   R o b u st a   I j e n   C a r b o n i c   M a sce r a si   N a t u r a l   1 0 4   A r a b i c a   C i h u r i p   1 5 2   A r a b i c a   Lu w a k   A c e h   G a y o   1 0 4   A r a b i c a   B a l i   K i n t a ma n i   1 5 2   A r a b i c a   G u n u n g   H a l u   1 0 4   A r a b i c a   C i w i d e y   N a t u r a l   1 4 8   R o b u st a   M a g e l a n g   S e mar   M e sem   1 0 4   A r a b i c a   C i w i d e y   H o n e y   1 4 8   R o b u st a   B a l i   K i n t a ma n i   1 0 4   R o b u st a   G u n u n g   U n g a r a n   1 4 8   A r a b i c a   B a l i   P r e mi u m   1 0 3   A r a b i c a   G n .   H a l i m u n   S u k a b u mi   1 4 8   R o b u st a   S u mb a w a   1 0 2   R o b u st a   W o n o g i r i   1 4 8   R o b u st a   B a l i   P u p u a n   1 0 2   A r a b i c a   J a v a   C a r l o s  W a s h   1 4 8   A r a b i c a   F l o r e s J u r i a   M a n g g a r a i   1 0 2   R o b u st a   G u n u n g   K e l i r   1 4 6   R o b u st a   T o r a j a   K a l o si   1 0 1   Li b e r i c a   S u me d a n g   1 4 4   R o b u st a   F i n e   G a r u t   1 0 1   A r a b i c a   B u r a n g r a n g   1 4 0   A r a b i c a   Te m a n g g u n g   A n a e r o b   1 0 1   A r a b i c a   I j e n   H o n e y   1 4 0   R o b u st a   S i d i k a l a n g   S u ma t r a   1 0 0   A r a b i c a   A r g o p u r o   D a m a r k a n d a n g   C a r b o n i c   M a s c e r a s i   1 4 0   R o b u st a   W i n e   Te ma n g g u n g   1 0 0   Li b e r i c a   G u n u n g   M u r i a   1 3 8   A r a b i c a   D a mp i t   1 0 0   A r a b i c a   Ti m o r   L e st e   Er m e r a   1 3 6   R o b u st a   P a p u a   A m b a i d i r u   1 0 0   R o b u st a   A c e h   La m n o   1 3 6   R o b u st a   S o l o k   P a d a n g   1 0 0   A r a b i c a   S e mer u   1 3 6   R o b u st a   K u d u s   1 0 0   A r a b i c a   S a mo si r   1 3 6   A r a b i c a   G u n u n g   H a l u   F u l l w a s h   1 0 0   A r a b i c a   G u n u n g   S i n d o r o   1 3 2   A r a b i c a   J a v a   I j e n   N a t u r a l   1 0 0   A r a b i c a   En e r e k a n g   1 3 2   R o b u st a   La n a n g   D a mp i t   1 0 0   A r a b i c a   W o n o g i r i   1 3 2   R o b u st a   Ja v a   C a r l o s  M a l a n g   1 0 0   A r a b i c a   To r a j a   S a p a n   1 3 2   A r a b i c a   M i n a n g   S o l o k   1 0 0   A r a b i c a   C i k u r a y   1 3 2   R o b u st a   G a y o   A c e h   1 0 0   A r a b i c a   A c e h   G a y o   Ja g o n g   J e g e t   A n a e r o b   N a t u r a l   1 3 2   A r a b i c a   P a p u a   Y a h o k i mo   1 0 0   A r a b i c a   G u n u n g   A r j u n a   A n a e r o b   1 2 0   H   N a t u r a l   1 3 0   R o b u st a   F i n e   P a g a r a l a m   1 0 0   A r a b i c a   P a p u a   W a m e n a   1 2 8   A r a b i c a   P u n t a n g   N a t u r a l   1 0 0   R o b u st a   C i w i d e y   1 2 8   A r a b i c a   S u m b a w a   1 0 0   R o b u st a   G u n u n g   A r j u n a   1 2 6   R o b u st a   W o n o sa l a m   96   A r a b i c a   G a y o   F u l l w a s h   1 2 4   A r a b i c a   M a n g l a y a n g   80   A r a b i c a   M a n d h e l i n g   1 2 4   Li b e r i c a   J a m b i   1 2 0   Ex c e l s a   W o n o s a l a m   1 2 4   Ex c e l s a   W o n o g i r i   1 2 0   A r a b i c a   A c e h   G a y o   A v a t a r a   Th e r mal   N a t u r a l   1 2 4   A r a b i c a   G u n u n g   P r a u   1 2 0   A r a b i c a   J a v a   C a r l o s N a t u r a l   1 2 4   A r a b i c a   B a l i   B u l e l e n g   A n a e r o b   1 2 0   R o b u st a   K e r i n c i   1 2 4   R o b u st a   P a p u a   M i mi k a   1 1 8   A r a b i c a   S i d i k a l a n g   1 2 4   A r a b i c a   A c e h   G a y o   M o n d e l   1 1 6   A r a b i c a   S e me n d o   1 2 4   A r a b i c a   G a r u t   D o n   O b a r   La v e n d e r   1 1 6   A r a b i c a   F l o r e s  B a j a w a   F u l l   W a sh   1 2 0   R o b u st a   B e n g k u l u   1 1 6     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :  5 1 4 0 - 5 1 5 6   5146   4 . 2 .     Da t a   prepro ce s s ing   4 . 2 . 1 .   S h uff lin g   a nd   s pli t t ing   da t a   Sh u f f lin g   is   a  s tep   u s ed   to   r an d o m ly   r ea r r a n g e  th e  d ataset  b ased   o n   a  r a n d o m   p ar am eter .   T h is   p r o ce s s   is   d o n e   s im u ltan eo u s l y   with   th e  d ata  s p litt in g   s tep .   B y   d o in g   s o ,   th e   d ata  is   s h u f f led   an d   th en   d iv id e d   in to   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   t est  s ets.  T h e  p u r p o s e  o f   th is   d iv is io n   is   to   en s u r e  th at   th e  te s t  d ata  h as  n o t  b ee n   u s ed   in   th e  t r ain in g   s et,   an d   v ice  v er s a.   Sh u f f lin g   a n d   s p litt i n g   a r e  e x p ec ted   to   h elp   th e  m o d el  lear n   th e   d ata  with o u t  r ely i n g   o n   a  s p ec if ic   o r d er ,   b u t  in s tead   o n   th e   co m p lex   p atter n s   with in   t h e  d ata.   T h e  d ata   is   s p lit  in to   8 0 %  tr ain in g ,   1 0 %  v alid atio n ,   an d   1 0 %  test   s ets,  r esu lti n g   in   1 1 , 6 2 0   tr ain in g   im ag e s ,   1 , 4 5 2   v alid atio n   im ag es,  an d   1 , 4 5 3   test   im ag es.  T h e  lar g e  tr ain i n g   s et  is   in ten d ed   to   h elp   th e  m o d el  b etter   u n d er s tan d   th e   v ar iab les in   th e  d ata,   p r ev en ti n g   b o t h   o v e r f itti n g   a n d   u n d er f itti n g .     4 . 2 . 2 .  Resize  a nd   re s ca le   T h e  r esizin g   s tep   in v o lv es setti n g   th e  im ag e  d im en s io n s   to   1 5 0 × 1 5 0   p ix els.  T h is   en s u r es th at  all  d ata   h as  a  u n if o r m   s ize.   Nex t,  n o r m aliza tio n   is   ap p lied   to   co n v er t  p ix el   v alu es  i n to   a   m atr i x   o f   v alu es   r an g in g   b etwe en   ze r o   a n d   o n e,   u s in g   t h e  p ar am eter   1 /2 5 5 .     4 . 2 . 3 .  Da t a   a ug m ent a t io n   D a t a   a u g m e n t a t i o n   is   a p p l i e d   t o   i n c r e a s e   t h e   v a r i e t y   o f   d a t a s et s .   T o   e n h a n c e   t h e   r o b u s t n es s   a n d   g e n e r a l i z a ti o n   c a p a b il i t y   o f   t h e  m o d e l ,   s e v e r a l  d a t a  a u g m e n t a ti o n   t e c h n i q u es   as   s h o w n   i n   Fi g u r e   5   w e r e  a p p l i ed   t o   t h e   t r ai n i n g   d a t as e t .   T h e s e  in c l u d e   h e i g h t   s h i f t   i n   F i g u r e   5 ( a ) ,   s h e a r   i n   F i g u r e   5 ( b ) ,   z o o m   i n   F i g u r e   5 ( c ) ,   an d   h o r izo n tal  f lip   tr a n s f o r m atio n s   in   Fig u r e   5 ( d ) .   I n   ea ch   s u b f ig u r e,   th e  im a g e  o n   th e  lef t  r e p r esen ts   th e  o r ig in al  co f f ee   b ea n ,   wh ile  th e  im ag e  o n   th e  r i g h t  s h o ws  th e  c o r r es p o n d in g   au g m en ted   v er s io n ,   d em o n s tr atin g   h o w  th ese  tech n iq u es  in cr ea s e  th e  d iv er s ity   o f   th e  d ataset.   T h ese  s tep s   g en er ate  n ew  im ag es  to   en r ich   th e  tr ain in g   d ataset,   en h an cin g   th e  m o d el’ s   ab ilit y   to   g en er alize .           ( a)     ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  5.   Data   au g m en tatio n   tech n iq u es   of   ( a)   h eig h t sh if t,  ( b )   s h ea r ,   ( c )   zo o m ,   an d   ( d )   h o r izo n tal  f lip       4 . 3 .    H y perpa ra m e t er   s et t ing s   Sev er al  h y p e r p ar a m eter s   ap p li ed   to   th e   m o d el  h a v e  b ee n   p r e d eter m in ed ,   as  s h o wn   i n   T ab l e  3 .   T h ese  s ettin g s   wer e  s tan d ar d ized   ac r o s s   all  m o d els  b ein g   tr ain ed   to   en s u r e  f air   tr ea tm en t  an d   f ac i litate  co m p ar is o n s .   T h e  I n ce p tio n   V3   tr an s f er   le ar n in g   m o d el  was  tr ain ed   f o r   5 0   ep o c h s ,   wh ile  th e  n u m b e r   o f   ep o c h s   f o r   th e   b u ild - f r o m - s cr atch   m o d el  was   d eter m in e d   t h r o u g h   T ag u ch i e x p er im en ts .   T h e  m o d el  d e v el o p m en t w as c ar r ied   o u t  u s in g   T en s o r Flo w,   with   th e  co d e  wr itten   in   Py th o n .   T h e  tr ain in g   p r o ce s s   was  co n d u cted   u s in g   J u p y ter   No teb o o k   o n   a  co m p u ter   eq u ip p ed   with   an   I n tel  C o r e  i9 - 1 3 9 0 0 KF  3 GHz   C P U,   3 2   G B   o f   R A M,   an d   an   NVI DI A  GeFo r ce   R T X  4 0 8 0   GPU.     4 . 4 .    Arc hite ct ure  o f   t ra ns f er   lea rning   wit h  I ncept io n V3   I n   s ce n ar io   1 ,   th e  f ea tu r e  ex tr ac tio n   lay er s   ar e  f r o ze n ,   u tili zin g   th e  p r etr ain ed   weig h ts   o f     I n ce p tio n   V3 .   T h is   ap p r o ac h   f o cu s es  o n   tr ain in g   o n l y   th e   class if icatio n   p ar t  o f   th e  m o d el.   T h e  n u m b e r   o f   ep o ch s   u s ed   in   th is   p h ase  is   2 5 .   Af ter   th at,   f in e - tu n in g   i s   p er f o r m e d   b y   u n f r ee zin g   h alf   o f   th e  f ea tu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C la s s i fica tio n   o f sin g le  o r ig in   I n d o n esia n   co ffee  b e a n s   u s in g   co n vo lu tio n a l …   ( A c h ma d   P r a ta ma   R ifa i)   5147   ex tr ac tio n   lay er s ,   s p ec if ically   1 5 5   o u t  o f   th e  to tal  3 1 1   lay e r s .   T h is   f in e - tu n in g   p h ase  also   r u n s   f o r   2 5   e p o ch s ,   b r in g in g   th e   to tal  tr ain in g   ep o ch s   f o r   th is   s ce n ar io   to   5 0 .   I n   s ce n ar io   2 ,   all  t h e  f ea tu r e  e x tr ac tio n   lay e r s   ar e   u n f r o z en .   T h is   ap p r o ac h   allo ws  th e  m o d el  to   lear n   th e  d ataset  f r o m   th e  v e r y   f i r s t  lay er ,   ad d r ess in g   an y   s ig n if ican t  d if f er en ce s   b etwe e n   th e  d ataset  u s ed   in   th is   s tu d y   an d   th e  o n e  u s ed   f o r   p r etr ai n in g   th e  m o d el.   T h e   d if f er en ce   in   t h e  n u m b er   o f   p a r am eter s   ca n   b e  s ee n   in   T a b le  4 ,   an d   th e   m o d el  ar ch itectu r e   o f   tr an s f e r   lear n i n g   is   illu s tr ated   in   Fig u r es  6 — Fig u r e  6 ( a)   f o r   s ce n ar io   1   with   all  lay er s   f r o ze n ,   Fig u r e  6 ( b )   f o r   s ce n ar i o   1   with   h alf   o f   t h e  lay er s   u n f r o ze n ,   an d   Fig u r e  6 ( c)   f o r   s ce n ar io   2 .       T ab le  3 .  Hy p er p ar a m eter   s ettin g s   H y p e r p a r a me t e r   V a l u e   Lo ss f u n c t i o n   B i n a r y   c r o sse n t r o p y   B a t c h   si z e   2 5 6   O p t i mi z e r   A d a m   I n p u t   si z e   1 9 2 × 75   Le a r n i n g   r a t e   0 . 0 1   Ev a l u a t i o n   me t r i c   A c c u r a c y ,   p r e c i s i o n ,   r e c a l l       T ab le  4 .  Nu m b er   o f   tr an s f er   lear n in g   m o d els p ar am ete r s   S c e n a r i o   S t a g e s   P a r a me t e r   t y p e     Tr a i n a b l e   N o n - t r a i n a b l e   #1   F r e e z e   a l l   l a y e r   2 , 1 0 7 , 4 0 1   2 1 , 8 0 2 , 7 8 4   U n f r e e z e   h a l f   l a y e r   1 8 , 8 9 6 , 8 4 1   5 , 0 1 3 , 3 4 4   #2   U n f r e e z e   a l l   l a y e r   2 3 , 8 6 7 , 5 5 3   3 4 , 4 3 2             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  6 .   Ar c h itectu r e  o f   tr an s f er   lear n in g   m o d el   of   ( a)   s ce n ar io   1 :  f r ee ze   all  lay er ,    ( b )   s ce n ar io   1 : u n f r ee ze   h alf   la y er ,   an d   ( c)   s ce n a r io   2 :  u n f r ee ze   h alf   lay er       4 . 5 .    Arc hite ct ure  o f   t ra ini ng   f ro m   s cr a t ch  m o del   T h e  ar c h itectu r e  d e v elo p m en t  f o r   th e  b u ild - f r o m - s cr atch   m o d el   was  ca r r ied   o u t   b as ed   o n   th e   an aly s is   u s in g   th e  T a g u ch i   m eth o d ,   r esu ltin g   in   a  r o b u s t  c o m b in atio n   o f   th e  n u m b er   o f   f ea tu r e   ex tr ac tio n   lay er s   an d   th e  tr ain in g   ep o ch s .   T h e  f ea tu r e  e x tr ac tio n   lay e r s   an aly ze d   co n s is ted   o f   5 ,   6 ,   a n d   7   co n v o l u tio n al   lay er s .   T h e   f ir s t  th r ee   la y er s   a r e  id en tical,   f o llo we d   b y   lay er s   4 ,   5 ,   6 ,   an d   7 ,   ea ch   co n tain i n g   6 4   f ilter s   with   a   s ize  o f   3 × 3 ,   ap p ly i n g   th e  R eL U  ac tiv atio n   f u n ctio n .   Pad d in g   is   ap p lied   to   all  lay er s   ex ce p t  th e  th ir d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :  5 1 4 0 - 5 1 5 6   5148   co n v o l u tio n al  lay er .   E ac h   co n v o lu tio n al  lay e r   is   f o llo wed   b y   a  2 × 2   p o o lin g   lay er .   Me a n wh ile,   th e  n u m b er   o f   ep o ch s   test ed   in clu d es  5 0 ,   7 5 ,   an d   1 0 0   ep o ch s .   Valid atio n   ac cu r ac y   is   u s ed   as  th e  e v alu atio n   o u tp u t,  b ased   o n   th e  S/N  r atio ,   with   th e  "lar g er   is   b etter "  ap p r o ac h .   Deta ils   o f   th e  f ac to r   co m b in atio n s   ar e  s h o wn   in   T ab le  5 ,   an d   th e  a n aly s is   r esu lts   ar e  p r esen ted   in   Fig u r e  7 .   T h e  T ag u ch i   an aly s is   r ev ea le d   th at   th e  m o s t  r o b u s t  co m b in atio n   f o r   t h e  m o d el  c o n s is ts   o f   7   f ea tu r e   ex tr ac tio n   lay er s   an d   1 0 0   tr ain in g   ep o ch s .   T h is   co m b in atio n   y ield s   th e  h ig h est  ac cu r ac y   co m p ar ed   t o   o th er   test ed   co n f ig u r atio n s .   B ased   o n   th is   r esu lt,  th e  d ev elo p e d   m o d el  will  h av e  an   ar ch ite ctu r e  co n s is tin g   o f     7   co n v o lu tio n al  lay e r s .   T h e  f ir s t  lay er   will  h av e  1 6   f ilter s ,   th e   s ec o n d   lay er   will  h a v e  3 2   f ilter s ,   an d   th e   r em ain in g   lay er s   will  h av e  6 4   f ilter s ,   all  with   a  f ilter   s ize  o f   3 × 3 .   E ac h   c o n v o lu tio n al  lay er   is   f o llo wed   b y   a  m ax - p o o lin g   lay er   with   a  p o o l   s ize  o f   2 × 2 .   T h is   s tr u ctu r e  is   th en   co n n ec ted   to   a  g lo b al  av e r ag e  p o o lin g   lay er ,   wh ich   co n v er ts   th e  f ea t u r e  m atr ix   in to   a   v ec to r   th at  is   p ass ed   to   a  f u lly   co n n ec ted   l ay er .   T h e  f ir s t  f u lly   co n n ec ted   lay e r   h as 5 1 2   n eu r o n s ,   wh ile  th e  s ec o n d   f u lly   co n n ec ted   lay er   h as 1 1 6   n eu r o n s .   E ac h   lay er   u s es th e  R eL U  ac tiv atio n   f u n ctio n ,   ex c ep t  f o r   th e  f i n al  lay er ,   wh ich   u tili ze s   So f tm ax   f o r   m u lticlas s   class if icatio n .   T h e   m o d el  co n tain s   a  to tal  o f   2 6 4 , 0 8 4   tr ain ab le  p ar am eter s   a n d   will  b e  tr ain e d   f o r   1 0 0   e p o ch s .   T h e   m o d el   ar ch itectu r e  is   illu s tr ated   in   Fig u r e  8 .       T ab le  5 .  Desig n   o f   ex p er im en t   r esu lts   f o r   tr ain in g   f r o m   s cr at ch   m o d el   N u mb e r   o f   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   l a y e r   N u mb e r   o f   e p o c h   V a l i d a t i o n   a c c u r a c y   ( %)   5   50   4 9 . 4 5   5   75   5 5 . 4 4   5   1 0 0   5 5 . 9 9   6   50   5 1 . 1 7   6   75   5 6 . 4 7   6   1 0 0   6 3 . 5 0   7   50   5 4 . 8 9   7   75   6 2 . 4 0   7   1 0 0   6 7 . 9 8             Fig u r e  7 .   T a g u ch i  a n aly s is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C la s s i fica tio n   o f sin g le  o r ig in   I n d o n esia n   co ffee  b e a n s   u s in g   co n vo lu tio n a l …   ( A c h ma d   P r a ta ma   R ifa i)   5149         Fig u r e  8 .   Ar c h itectu r e  o f   tr ain in g   f r o m   s cr atch   m o d el       4 . 6 .    T ra ini ng   r esu lt s   T h e  tr ain i n g   p h ase  was  ca r r ie d   o u t  f o r   5 0   ep o ch s   o n   t h e  I n ce p tio n   V3   t r an s f er   lear n in g   m o d el   in   b o th   s ce n ar i o s .   Me an wh ile,   th e  b u ild - f r o m - s cr atch   m o d el  w as  tr ain ed   f o r   1 0 0   e p o ch s ,   as  d eter m in ed   b y   t h e   T ag u ch i  m eth o d   an aly s is .   T h e  tr ain in g   p r o ce s s   f o r   th e  I n c ep tio n   V3   tr an s f er   lear n in g   m o d el  in   s ce n ar io   1 ,   s ce n ar io   2 ,   a n d   th e  b u ild - f r o m - s cr atch   m o d el  is   s h o wn   i n   Fig u r es  9   to   11 ,   r esp ec tiv ely .             Fig u r e  9 .   T r ain in g   p r o g r ess   o f   I n c ep tio n   V 3   m o d el  u s in g   s ce n ar io   1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.