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 5 ,   No .   2 ,   A p r il 2 0 2 6 ,   p p .   1 7 1 9 ~ 1 7 3 2   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 2 . p p 1 7 1 9 - 1 7 3 2          1719     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Co mpa ra tive dee p learning  stu dy  f o r downy  mildew   detec tion in  v eg etables       Su pree t ha   Sh iv a ra j ,   M a njul a   Su nk a da k a t t H a la da pp a   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t e r   S c i e n c e   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   o f   V i s v e s v a r a y a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   ( B a n g a l o r e   U n i v e r s i t y ) ,     B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   1 1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J an   2 2 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   6 ,   2 0 2 6       S e v e ra v e g e tab le  c ro p s   a re   a ffe c ted   b y   d o wn y   m il d e w ,   a   m a jo f o li a r   d ise a se   re su lt in g   i n   n o tab le  re d u c ti o n in   y iel d .   F o r   su sta in a b le  a g ricu lt u re   a n d   d ise a se   p re v e n ti o n ,   e a rly   a n d   p re c ise   d e tec ti o n   is  c ru c ial.   To   b e   a b le  t o   d e tec d o wn y   m il d e w   in   fiv e   v a r ied   v e g e tab les b it ter   g o u r d ,   b o t tl e   g o u r d ,   c a u li flo we r,   c u c u m b e r   (Ra sh id ),   a n d   c u c u m b e (S u lt a n a ) t h is  stu d y   e v a lu a tes   th re e   d e e p   lea rn i n g   a rc h it e c tu re s:  VG G 1 9 ,   De n se Ne t2 0 1 ,   a n d   M o b i leN e tV2 .   T h is  wo r k   fo c u se o n   imb a lan c e d   d a tas e ts  c o ll e c ted   fro m   se v e ra l   s o u rc e s,  in   o p p o siti o n   t o   p r io r   wo rk   t h a d e p e n d e d   o n   b a lan c e d   lab o ra to r y   d a tas e ts.  Ac c u ra c y ,   p r e c isio n ,   re c a ll ,   a n d   F 1 - sc o re   m e tri c we re   u se d   to   e v a l u a te   th e   m o d e ls  sh o rtl y   a fter  th e y   we re   train e d   u si n g   tran sfe r   lea rn in g ,   d a ta  a u g m e n tatio n ,   a n d   5 - f o ld   c ro ss - v a li d a ti o n .   M o d e f o c u s   re g io n we re   a ss e ss e d   b y   u sin g   g ra d ien t - we ig h ted   c las a c ti v a ti o n   m a p p in g   (G ra d - CAM)   v isu a li z a ti o n s,   a n d   sta ti stica re li a b il it y   wa a ss e ss e d   b a se d   o n   p a ired   t - tes ts  a n d   W il c o x o n   sig n e d - ra n k   tes ts.  By   a c h iev i n g   m e a n   a c c u ra c ies   ab o v e   9 8 %   a n d   sta ti stica ll y   si g n ifi c a n re su lt (p   < 0 . 0 5 o n   c u c u m b e r   d a tas e ts,  De n se Ne t2 0 1   a c c o m p li sh e d   su p e rio r   p e rfo rm a n c e .   De sp it e   a tt a in in g   sli g h t ly   lo we r   a c c u ra c y   ( 8 9 . 6 1 0 0 % ) ,   M o b il e Ne tV2   o ffe re d   th e   sm a ll e st  m o d e siz e   (1 2 . 9   M B)  a n d   m in im u m   in fe re n c e   ti m e   (8 5   m s).  Th e   p ro p o se d   a p p ro a c h   d e m o n stra ted   a   tran sp a re n t,   g e n e ra li z a b le,  a n d   c o m p u tati o n a ll y   e fficie n d e e p   le a rn in g   p i p e li n e   f o p re c isio n   a g r icu lt u re ’s   re a l - ti m e   d o wn y   m il d e w   d e tec ti o n .   K ey w o r d s :   Den s eNe t2 0 1   Do wn y   m ild ew   E x p l a i n a b l e   a r ti f i c i al   i n t el l i g e n c e   Gr ad - C AM   I m b alan ce d   d ataset   Mo b ileNetV2   VGG1 9   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 :   Su p r ee th Sh iv ar aj   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   E n g in ee r in g   Un iv er s ity   o f   Vis v esv ar ay C o lleg o f   E n g in ee r i n g   ( B an g al o r Un iv er s ity )   B en g alu r u ,   5 6 0 0 0 1 ,   Ka r n atak a ,   I n d ia   E m ail: su p r ee th a. s 3 1 9 1 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O   Plan d is ea s es  ar m ajo r   th r e at  to   ag r icu ltu r al  s u s tain ab ilit y   an d   g lo b al  f o o d   s ec u r ity ,   an d   ea r ly   an d   ac cu r ate  d etec tio n   is   v ital  f o r   y ield   p r o tectio n .   Am o n g   th es e,   o n o f   th m o s d estru ctiv e   f o liar   d is ea s es  th at  af f ec ts   v ar iety   o f   cr o p s ,   i n clu d in g   cr u cif er o u s   v eg etab les  an d   cu cu r b its ,   is   d o wn y   m ild ew .   I n   h u m id   co n d itio n s ,   th e   in f ec tio n   s p r e ad s   r ap id ly ,   lea d in g   t o   n ec r o tic  lesi o n s ,   ch lo r o s is ,   an d   s ig n if ican y ield   lo s s   if   n o t a d d r ess ed   [ 1 ] [ 3 ] .   Dis ea s d iag n o s is   h as  tr ad itio n ally   r elie d   o n   v is u al  s y m p to m   r ec o g n itio n ,   lab o r ato r y   a s s ay s ,   an d   m an u al   in s p ec tio n   b y   tr ain ed   ag r o n o m is ts .   Ho wev er ,   th ese  m eth o d s   ar s u b jectiv e,   ti m e - co n s u m in g ,   an d   o f ten   im p r ac tical  f o r   lar g e - s ca le  o r   r eso u r ce - co n s tr ain ed   s ettin g s .   R ec en d ev elo p m en ts   in   d ee p   lear n i n g   an d   co m p u ter   v is io n   [ 4 ] [ 6 ]   h a v s ig n if ican tly   r ev o lu tio n iz ed   p lan p ath o lo g y   b y   allo win g   th au t o m atic  d etec tio n   o f   p lan d is ea s es  d ir ec tly   f r o m   im ag es.  Sh allo co n v o lu tio n al  n eu r al  n etw o r k s   ( C NNs)  wer e   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 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 7 1 9 - 1 7 3 2   1720   em p lo y ed   i n   ea r ly   m o d els  f o r   d is ea s d etec tio n   [ 7 ] [ 9 ] ,   b u th ese  tech n iq u es  s u f f er ed   f r o m   o v er f itti n g   an d   lo g en er aliza tio n   o n   r ea l - wo r ld   d atasets .   Ho wev er ,   ar ch itectu r es  s u ch   as  VGG1 9 ,   Den s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2   em er g e d   later ,   p r o v id i n g   r o b u s f ea tu r e   ex tr a ctio n ,   h i g h   class if icatio n   ac cu r ac y ,   an d   e f f icien cy ,   m ak in g   it  s u itab le  to   b d ep lo y ed   o n   m o b ile  an d   in te r n et  o f   t h in g s   ( I o T ) - b ased   s y s tem s   [ 1 0 ] [ 1 3 ] I n ter p r etab ilit y   is   an o th er   k ey   ch allen g e.   Ad o p tio n   in   ag r ic u ltu r r e q u ir es  tr an s p ar e n cy   ( e. g . ,   wh ic h   p ar ts   o f   th leaf   led   to   th d ec is io n ?” ) ,   esp ec ially   wh en   d ep l o y in g   m o d els  f o r   c r itical  cr o p   d is ea s m o n ito r in g .   Hig h   class if icatio n   ac cu r ac y   al o n e   is   n o t   s u f f icien t.   As  g o al   to   e n s u r i n ter p r etab ilit y   an d   tr u s t,  e x p lain a b le  ar tific ial  in tellig en ce   ( XAI )   tech n iq u es  s u ch   as  g r ad ie n t - weig h ted   class   ac tiv atio n   m ap p in g   ( Gr a d - C AM )   h av b ee n   ad o p ted   in c r ea s in g ly   to   v is u alize   s ig n if ican r eg io n s   in f lu en cin g   m o d el  p r ed ictio n s   [ 1 4 ] [ 1 6 ] Ho wev er ,   I o T   o f   p r io r   s tu d ie s   f o cu s ed   p r im ar ily   o n   ac cu r ac y - b ased   ev alu atio n s   u s in g   b alan ce d   lab o r at o r y   d atasets ,   wh ich   o f ten   f ail  to   g en er alize   ef f ec tiv ely   u n d er   r ea l - tim e,   u n b alan ce d   d atasets   [ 1 7 ] .   B u ild in g   o n   th e   g ap s   id en tifie d   in   p r io r   r esear c h ,   th p r esen t stu d y   aim s   to   p u r s u e   f o u r   p r im ar y   o b jectiv es:     I n   f iv e   v eg etab le   s p ec ies  ( b it ter   g o u r d ,   b o ttle  g o u r d ,   ca u li f lo wer ,   cu c u m b er   ( R ash id ) ,   a n d   cu c u m b er   ( Su ltan a) ,   we  ev al u ate  th r e p r o m i n en d ee p - lear n i n g   ar ch itectu r es  ( VGG1 9 ,   M o b ileNetV2 ,   an d   Den s eNe t2 0 1 )   o n   lab o r at o r y   a n d   r ea l - wo r ld ,   im b ala n ce d   d at asets   co llected   f r o m   d iv er s s o u r ce s .     T o   q u a n tify   m o d el   g en er ali za tio n   u n d er   im b alan ce d   c o n d itio n s ,   we   ap p ly   in d e p e n d en test - s et  ev alu atio n   an d   r ig o r o u s   5 - f o l d   cr o s s - v alid atio n .     Statis t ical  s ig n if ican ce   test in g   ( p air ed   t - test s   an d   [ 1 8 ] [ 2 0 ]   W ilco x o n   test s )   is   co n d u cted   to   r eliab ly   co m p ar m o d el  p er f o r m a n ce ,   an d   we  in teg r ate  ex p lain a b ilit y   v ia  Gr ad - C AM   to   v is u alize   h o m o d els   atten d   to   d is ea s lesi o n s .     I n f er en ce   tim an d   m o d el  s ize   ar ass ess ed ,   wh ich   ar cr itical  f o r   f ield - lev el  o r   m o b ile  u s e,   an d   we  g i v e   im p o r tan ce   to   b o th   d ep lo y m en t r ea d in ess   an d   p r ed ictiv p er f o r m an ce .   T h is   s tu d y   p r o v i d es  r eliab le,   tr an s p ar en t,   an d   r e p r o d u cib le  p ip elin f o r   d o wn y   m ild ew  d e tectio n   in   p r ec is io n   ag r icu ltu r b y   a p p ly in g   XAI ,   r ea l - wo r l d   d ata  s p lits ,   tr an s f er - lear n in g ,   an d   s tatis tical  v alid atio n .   Fo r   b o th   p r ac titi o n e r s   an d   r esear ch er s ,   r esu lts   co n tr ib u te  to   c h o o s in g   m o d el  an d   d ep lo y m en s tr ateg y .   T h is   p ip elin s u p p o r ts   p r ac tical  im p lem en tatio n   an d   in f o r m ed   d e cisi o n - m ak in g   i n   p r ec is io n   a g r icu ltu r e.       2.   M E T H O D   To   en s u r e   ac c u r ac y   a n d   in ter p r etab ilit y ,   th e   p r o p o s ed   f r am e wo r k   f o r   d o wn y   m ild ew   d etec tio n   ac r o s s   m u ltip le  v eg etab le  s p ec ies  in t eg r ates  XAI ,   cr o s s - v alid atio n ,   s tatis tica v alid atio n ,   an d   tr a n s f er   lear n in g .   T h e   co m p lete  p ip elin e,   f r o m   d ata   g ath er in g   to   th v is u al  in ter p r etatio n   o f   m o d el  atten tio n   v ia  Gr ad - C AM ,   is   p r o v id e d   in   Fig u r e   1.   E ac h   c o m p o n en t   of   th is   p ip elin e   wa s   ca r ef u lly   d esig n ed   to   im p r o v e   g en e r aliza tio n   on   im b alan ce d   d atasets   wh ile   m ain tain in g   co m p u tatio n al   ef f icien cy   f o r   p r ac tical   f ield   d e p lo y m en t.           Fig u r e   1 .   Ar c h itectu r e   f o r   d o w n y   m ild ew   d etec tio n   a n d   in te r p r etatio n   u s in g   d ee p   lear n in g   m o d els   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 o mp a r a tive  d ee p   lea r n in g   s tu d fo r   d o w n mild ew d etec tio n   in   ve g eta b les  ( S u p r ee th a   S h i va r a j )   1721   2 . 1 .     Da t a   a c q u i s i t i o n   Fiv e   v eg etab le   d atasets   co m p r is ed   of   h ea lth y   an d   d o wn y   m il d ew - in f ec ted   leav es   wer e   u tili ze d   in   th e   s tu d y .   Data   wer e   g ath e r ed   f r o m   av ailab le   s o u r ce s ,   s p ec if ically   v eg etab les   lik e   b o ttle   g o u r d s ,   c u cu m b er s ,   ca u liflo wer ,   an d   b itter   g o u r d s .   T h d if f e r en t so u r ce s   f r o m   w h er th d ata  is   co llected   a r li s ted :     R ash id   et   a l.  [ 2 1 ] :   cu cu m b er   l ea f   im ag es   f r o m   th e   p lan t   leaf   f r esh n ess   an d   d is ea s e   d etec tio n   d ataset   [ 2 1 ] co n s is tin g   o f   r ea l - tim d ata.     Su ltan a   et   al [ 2 2 ] cu c u m b er   leaf   im ag es   f r o m   t h e   cu c u m b er   d is ea s e   r ec o g n itio n   d ataset   [ 2 2 ] ,   co n tain in g   im ag es c ap tu r ed   u n d e r   v ar i o u s   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .     R ash id   et  a l.   [ 2 1 ]   lab o r ato r y   d ata:  b itter   g o u r d ,   b o ttle  g o u r d ,   an d   ca u liflo wer   leaf   im a g e s   co llected   in   lab o r ato r y   s ettin g s   ag ain s t b lack   b ac k g r o u n d s .   T h e   d ataset  is   s u m m ar ized   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   An   o v er v iew  o f   th e   d ataset   O r i g i n a l   d a t a s e t   V e g e t a b l e   t y p e   D o w n y   m i l d e w   H e a l t h y   B i t t e r   g u a r d   5 7 0   5 5 1   B o t t l e   g u a r d   6 8 4   5 1 8   C a u l i f l o w e r   5 1 2   5 2 6   C u c u m b e r   ( R a s h i d )   5 6 4   5 2 7   C u c u m b e r   ( S u l t a n a )   1 6 0   1 6 0       2 . 2 .     I ma g prepro ce s s ing   T o   en s u r e   co n s is ten cy   a n d   r ep r o d u cib ilit y   ac r o s s   ex p er i m en ts ,   s tan d ar d ized   p i p elin was   im p lem en ted   to   p r e p r o ce s s   al im ag es.   T o   ac h iev e   th in p u r eq u ir em en ts   o f   VGG1 9 ,   Den s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2 ,   r aw  R GB   im ag es  co llected   f r o m   h eter o g en eo u s   r ea l - f ield   c o n d itio n s   wer r esized   to   2 2 4 ×2 2 4   p ix els.   I m ag eNe t   m e an   an d   s tan d a r d   d e v iatio n   s tati s tics   [ 0 . 4 8 5 ,   0 . 4 5 6 ,   0 . 4 0 6 ]   [ 0 . 4 8 5 ,   0 . 4 5 6 ,   0 . 4 0 6 ]   an d   [ 0 . 2 2 9 , 0 . 2 2 4 ,   0 . 2 2 5 ]   [ 0 . 2 2 9 ,   0 . 2 2 4 ,   0 . 2 2 5 ]   [ 0 . 2 2 9 ,   0 . 2 2 4 ,   0 . 2 2 5 ]   in cr ea s ed   tr an s f er   lear n in g   s tab ilit y .   T o   p r ev en in f o r m atio n   leak a g e,   class   p r o p o r tio n s   ar m ain tai n ed   ac r o s s   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test   s ets  b y   s p litt in g   th d ataset   u s in g   s t r atif ied   s am p lin g   p r io r   to   au g m en tatio n .   T h e   v alid atio n   a n d   test   s ets   o n ly   co m p r is ed   o r ig in al,   u n alter ed   im ag es,  wh ile  au g m en tatio n   was  ap p lied   o n ly   o n   th tr ain i n g   s et  u s in g   Ker as   g en er ato r s   in   o r d e r   to   en h an ce   r o b u s tn ess   an d   ad d r ess   cl ass   im b alan ce .   T h in teg r ity   o f   p er f o r m an c e   ev alu atio n   is   m ain tain ed   b y   th is   s tr ict  s ep ar atio n   th at  en s u r es  th at  n o   au g m en ted   v ar ian ts   o f   tr ain in g   s am p les  ap p ea r   in   v alid atio n   o r   test   f o ld s .   E v er y   v eg etab le   an d   c r o s s - v alid atio n   f o l d   wa s   s u b jecte d   to   t h e   s am e   p r o t o co l.  R an d o m   r o tati o n s   ( u p   to   4 0 °),   h o r izo n tal   f lip p in g ,   wid th   an d   h eig h t   s h if ts   ( ± 2 0 %),   s h ea r in g ,   an d   zo o m in g   a u g m e n tatio n   o p er atio n s   wer ca r r ied   o u t.   Du r in g   t r ain in g ,   a u g m en te d   s am p les  wer g e n er ated   d y n a m ically   in   o r d er   t o   av o id   d u p licate  d ata   o n   d is k   an d   allo ea ch   im a g to   a p p ea r   o v e r   m u ltip le   s to ch asti v ar iatio n s   ac r o s s   ep o ch s .   T o   a v o id     cr o s s - cr o p   co n tam in ati o n ,   ea ch   v eg etab le   ca teg o r y b itter   g o u r d ,   b o ttle   g o u r d ,   ca u lif lo wer ,   cu cu m b e r   ( R ash id ) ,   an d   c u cu m b e r   ( Su ltan a) was   p r o ce s s ed   in d i v id u ally .   T h is   p r ep r o ce s s in g   t ec h n iq u e   en ab les   g en er aliza tio n   to   r ea lf ield   v a r iatio n s ,   in clu d in g   v a r iatio n s   in   illu m in atio n ,   b ac k g r o u n d   co m p lex ity ,   an d   s y m p to m   d iv er s ity ,   wh ile   f ac ilit atin g   o b jectiv e v alu atio n .   Fin ally ,   to   ass ess   m o d el  g en er aliza tio n   ac r o s s   d if f er en s p lits ,   5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   s tr ateg y   was   em p lo y ed .   C o llectiv ely ,   th ese   p r ep r o ce s s in g   s tep s   en s u r e   th at   th e   tr ain ed   m o d els   w i l l   b e   r es il i e n t   t o   t h e   c h a ll e n g e s   t h a t   e x i s i n   r e a l - w o r l d   a g r i c u l t u r a l   i m a g e r y ,   s u c h   a s   n o is e ,   li g h t i n g   v a r i a ti o n ,   a n d   d a t a   i m b a l a n c e .     2 . 3 .     Da t a   s pli t t ing   Prio r   to   a n y   d ata   au g m en tatio n ,   d ataset   s p litt in g   was   p er f o r m ed   to   e n s u r e   an   u n b iased   ev a lu atio n   a n d   p r ev en t   d ata  lea k ag e.   T h e   d a taset  was  d iv id ed   i n to   test ,   v alid atio n ,   an d   tr ai n in g   s ets  with   7 0 tr ain in g   r atio ,   1 5 test in g ,   a n d   1 5 v alid atio n .   T h is   b alan ce d   s p litt in g   en s u r e d   th at  ea c h   s u b s et  m ain tain ed   th class   d is tr ib u tio n ,   th er eb y   en a b lin g   r eliab le   m o d el   ev alu atio n .   T ab l e   2   p r o v i d es   d etails   of   t h e   d atas et   af ter   s p l it t i n g .     2 . 4 .     M o del t ra ini ng   a nd   ev a l ua t io n   Af ter   p r e p r o ce s s in g ,   th r ee   d ee p   lear n i n g   ar ch itectu r es VGG1 9 ,   Den s eNe t2 0 1   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ]   a n d     Mo b ileNetV2   was  u s ed   to   tr a in   an d   ex am i n th e   p r e p ar ed   d atasets   f o r   f iv e   v e g etab les:   b itter   g o u r d ,   b o ttle  g o u r d ,   ca u liflo wer ,   cu cu m b er   ( R ash id ) ,   an d   cu c u m b e r   ( Su ltan a) .   Du to   its   d ee p   y et  s t ab le  co n v o lu tio n al   s tr u ctu r e,   wh ich   h as  b ee n   wid ely   v alid ated   in   ag r icu ltu r al  im ag an aly s is ,   VGG1 9   s er v es   as  s tr o n g   class ical  b aselin e.   Den s eNe t2 0 1   was  ch o s en   d u t o   its   d en s ely   co n n ec ted   d esig n   t h at  p r o m o tes  f ea tu r r eu s an d   ef f icien g r ad ien f lo w,   e n ab li n g   th e   m o d el  to   d etec s u b tle  an d   f i n e - g r ai n ed   s y m p to m s   o f   d o wn y   m ild ew   in   v ar io u s   v e g etab le  s p ec ies.  I n   o r d e r   to   ass ess   co m p u tatio n ally   ef f icien alter n ativ t h at  ca n   p r o v id e   f ast  in f er en ce   an d   lo m em o r y   u s ag e,   m ak in g   it  s u itab le  f o r   r ea l - tim f ield   ap p licatio n s ,   Mo b i leNe tV2   [ 2 5 ] [ 2 7 ] ,   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 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 7 1 9 - 1 7 3 2   1722   lig h tweig h ar c h itectu r d e s ig n ed   f o r   ed g d e p lo y m e n t,   was  in clu d ed .   T o   le v er ag e   tr an s f er   lear n i n g   f o r   f aster   co n v er g e n ce   an d   im p r o v ed   p er f o r m a n ce   o n   lim ited   a g r icu ltu r al  d ata,   all  m o d els  wer in itialized   with   I m ag eNe t - p r etr ai n ed   weig h ts .   cu s to m ized   class if icatio n   h ea d   co n s is tin g   o f   g l o b al   av er ag p o o lin g d r o p o u t,  an d   d en s So f tMa x   o u tp u la y er   with   two   n eu r o n s   r ep r esen tin g   t h class es h ea lth y   an d   d o wn y   m ild ew h as  r ep lace d   ea c h   m o d el’ s   f in al   f u lly   co n n ec ted   la y er s .   C lass   s ep ar ab ilit y   was  o p tim ized   u s in g   th e   ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   lo s s   f u n ctio n ,   an d   th e   m o d els  wer em p lo y ed   u s in g   th e   Ad a m   o p tim izer   with   a   lear n in g   r ate  o f   1 e - 4 .   T o   en s u r r ep r o d u cib ilit y   a n d   tr an s p ar en c y ,   all  ex p er im en ta co n f ig u r atio n s   wer e x p licitly   d ef in e d .   T o   p r ev en t o v er f itti n g ,   ea ch   m o d el  was tr ain ed   f o r   1 0   ep o c h s   with   b atch   s ize  o f   8 ,   u s in g   e ar ly   s to p p in g   wit h   p atien ce   o f   3   ep o ch s .   T o   r etain   th b est - p er f o r m in g   weig h ts   b ased   o n   v alid atio n   ac cu r ac y ,   m o d e l   ch ec k p o i n tin g   was  em p lo y e d .   R ep r o d u cib ilit y   was  en s u r ed   b y   f ix in g   r an d o m   s ee d s   ac r o s s   Nu m Py ,   T en s o r Flo w,   an d   Py th o n .   All  ex p er im en ts   wer ex ec u ted   o n   Go o g le  C o lab   with   NVI DI GPU  ac ce ler atio n .     I n   o r d er   t o   p r o v id e   co n s is ten an d   r ep ea tab le  e x p er im e n tal  o u tco m es,  T e n s o r Flo w’ s   d ete r m in is tic  b eh av io r   was a d d itio n ally   en ab led   wh er ap p licab le.       T ab le  2 .   An   o v er v iew  o f   th e   d ataset  af ter   d ata  s p litt in g   D a t a s e t   s p l i t   s u mm a r y   V e g e t a b l e   t y p e   C l a s s   Tr a i n   V a l   Te st   B i t t e r   g o u r d   H e a l t h y   3 8 5   82   84   D o w n y   m i l d e w   3 9 9   85   86   B o t t l e   g o u r d   H e a l t h y   3 6 2   77   79   D o w n y   m i l d e w   4 7 8   1 0 2   1 0 4   C a u l i f l o w e r   H e a l t h y   3 6 8   78   80   D o w n y   m i l d e w   3 5 8   76   78   C u c u m b e r   ( R a s h i d )   H e a l t h y   3 6 8   79   80   D o w n y   m i l d e w   3 9 4   84   86   C u c u m b e r   ( S u l t a n a )   H e a l t h y   1 1 2   24   24   D o w n y   m i l d e w   1 1 2   24   24       2 . 5 .     5 - f o ld  cr o s s - v a lid a t io n   5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   was  im p lem en ted   o n   ea c h   v e g etab le  in   th d ataset  to   en s u r e   r o b u s tn ess .   T o   r ed u ce   th b ias  ca u s ed   b y   s i n g le  tr ain - test   s p lit,  ea ch   m o d el  was  tr ain ed   an d   v alid ated   f o r   5 - f o l d s ,   an d   th e   r esu lts   wer ag g r eg ated .   Acc u r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all ,   a n d   F1 - s co r wer av er a g ed   o v er   f o ld s   in   o r d er   t o   p r o v id e   th o r o u g h   ev al u atio n   o f   p r e d ictiv p er f o r m a n ce .     2 . 6 .     P er f o r m a nce  ev a lua t io n   T o   en s u r r eliab ilit y   an d   a d a p tab ilit y   ac r o s s   im b alan ce d   d ata  s ets,  th m o d el’ s   p er f o r m an ce   was   ass es s ed   u s in g   b o th   in d e p en d en test - s et  ev alu atio n   a n d   5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n .   T h e   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r wer e   o b tain ed   b y   c o m p ar i n g   th n etwo r k s   p r ed ictio n s   to   g r o u n d - tr u t h   lab els  f o r     ea ch   v e g etab le - m o d el  p air .   C o llectiv ely ,   th ese  m etr ics  c ap tu r r o b u s tn ess   u n d er   im b alan ce ,   s en s itiv ity   to   d is ea s d etec tio n ,   co r r ec tn es s ,   an d   class - wis r eliab ilit y .   C o m p u tatio n al  ef f icien c y   m etr ics,  s p ec if ically   m o d el  s ize  ( MB),   n u m b er   o f   tr ain ab le  p a r am eter s ,   an d   in f er en ce   tim p er   im a g ( m s ) ,   wer r ep o r ted   i n   ad d itio n   to   class if icatio n   p er f o r m an ce .   I n   o r d e r   to   co m p ar t h d if f er e n ar ch itectu r es  f o r   d ep lo y m en s ettin g s   in   m o b ile  o r   ed g d ev ices,  wh er m em o r y   an d   laten cy   ar im p o r tan f ac to r s ,   th ese   m etr ics  ar h i g h ly   im p o r tan t.  Acc u r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all ,   an d   F1 - s co r ar s o m o f   th m etr ics  wh ich   wer av er ag ed   o v er   th e     5   cr o s s - v alid atio n   f o ld s ,   p r o v i d in g   an   in - d e p th   u n d er s tan d in g   o f   p er f o r m an ce   s tab ilit y .   Fu r th er ,   th cr o s s - f o l d   v ar ian ce   v alid ated   ea ch   m o d el’ s   co n s is ten cy   ac r o s s   s am p lin g   d is tr ib u tio n s .   T h p er f o r m an ce   in d icato r s   em p lo y ed   to   ass ess   th m o d els ar e   as f o llo ws :     Pre cisi o n m o d el s   p r ec is io n ,   o r   its   ca p ac ity   t o   ac cu r ately   id en tif y   p o s itiv ca s es  am o n g   all  p o s itiv p r ed ictio n s ,   is   r ep r esen ted   b y   ( 1 ) ,   wh e r T P   is   th n u m b e r   o f   tr u e   p o s itiv es,   a n d   FP   is   t h n u m b er   o f   f alse p o s itiv es .       =   +    ( 1 )       R ec all:  th m o d el’ s   ca p ac ity   to   d etec ea ch   an d   ev er y   tr u p o s itiv in s tan ce   is   in d icate d   b y   ( 2 ) ,   wh i c h   also   p r o v id es th n u m b er   o f   T P a n d   FN .       =   +    ( 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 o mp a r a tive  d ee p   lea r n in g   s tu d fo r   d o w n mild ew d etec tio n   in   ve g eta b les  ( S u p r ee th a   S h i va r a j )   1723     F1 - s co r e in   ( 3 )   s h o ws  th at  th F1 - s co r e ,   wh ich   is   ca lcu lated   b y   tak in g   th h a r m o n ic  m e a n   o f   p r ec is io n   an d   r ec all,   is   b alan ce d   in d ica to r   o f   t h m o d el’ s   ac cu r ac y .     1  = 2 ×     ×     +    ( 3 )       Acc u r ac y in   ( 4 ) ,   wh er e   T s t an d s   f o r   tr u p o s itiv es ,   T f o r   tr u e   n e g ativ es ,   FP   f o r   f alse  p o s itiv es,  an d   FN f o r   f alse n eg ativ es,  ac cu r a cy   is   th p er ce n ta g o f   ac cu r at p r ed ictio n s   o n   th test   s et.           =  +   +  +  +    ( 4 )     T h m etr ics  o u tlin ed   in   th f o l lo win g   s ec tio n s   p r o v i d e   th tr ad e - o f f   b etwe en   p r ed ictiv p e r f o r m a n ce   an d   d e p lo y   a b ilit y .     Par am eter s   ( M) th n etwo r k s   to tal  n u m b e r   o f   lear n ab le  wei g h ts .     Mo d el  s ize  ( MB):  th am o u n o f   m em o r y   r e q u ir e d   to   s av th m o d el.     I n f er en ce   tim ( m s ) th f o r wa r d   p ass   laten cy   is   th av er a g t im r eq u ir e d   to   p r o ce s s   o n te s t im ag e.     2 . 7 .     St a t is t ica t esting   Statis t ical  s ig n if ican ce   test in g   was  in co r p o r ate d   in   th e   ev al u atio n   m eth o d   to   en s u r e   th at   d if f er en ce s   in   p er f o r m an ce   b etwe en   d ee p   lear n in g   m o d els  wer n o d u to   r an d o m   d if f er en ce s   b u m er ely   r ef lecte d   o r ig in al   im p r o v em en ts .   Pair ed   t - test s   an d   t h W ilco x o n   s ig n ed - r an k   test   wer e   d ep l o y ed   to   co m p ar e   th e   m etr ic   v alu es  f o r   ea c h   v e g etab le m o d el  p air   ac r o s s   th 5   cr o s s - v alid atio n   f o l d s   ( ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d     F1 - s co r e) .   W h ile  th W ilco x o n   test   p r o v i d es  n o n - p a r am et r ic  alter n ativ th at  d o es  n o r e ly   o n   d is tr ib u tio n al   ass u m p tio n s ,   m ak in g   it  s u itab le  f o r   s m all  s am p le  s ize s   lik 5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n ,   th p a ir ed   t - test   ass e s s e s   wh eth er   th e   m ea n   d if f er e n ce   b etwe en   two   m o d els’   p er f o r m an ce   s co r es   is   s tatis tically   s ig n if ican u n d e r   th e   ass u m p tio n   o f   n o r m ality .   T h e s test s   wer e   p er f o r m e d   m o d e l - wis ( e. g . ,   Den s eNe t2 0 1   v s .   Mo b ileNetV2 )   o n   ea ch   m etr ic  a n d   v eg etab le   d ataset.   W h eth er   o n e   ar ch itec tu r co n s is ten tly   o u tp er f o r m e d   an o t h er   b ey o n d   ch an ce   ( p   <0 . 0 5 )   was  d eter m i n ed   b y   th r esu ltin g   p - v alu es.   W h ile  co m b in ed   with   ef f ec t - s ize  m ea s u r es  s u ch   as  m ea n   p er f o r m a n ce   d if f e r e n ce s   ( ( ∆M ea n ) ) ,   th is   s tatis tic al  an aly s is   p r o v id ed   p er f o r m an ce   th at  is   s u p er io r   ac r o s s   s ev er al  ty p es  o f   o th er   v eg etab les ,   an d   m o d el  s u p er io r ity   was  clea r ly   s h o wca s ed ,   m o s n o tab ly   in d icatin g   Den s eNe t2 0 1 s   s ig n if ican t a d v a n tag o n   cu c u m b er   d atasets .     2 . 8 .     E x pla ina bil it y   a na ly s is   Gr ad - C A wa s   em p lo y ed   to   r ep r e s en t   th s p at ia r eg io n s   th at   c o n tr ib u ted   m o s to   ea c h   m o d el’ s   p r ed i ct io n s ,   r eq u ir ed   to   en h an ce   th d ee p - le ar n in g   m o d e l s   tr an s p ar en cy   an d   in ter p r e tab il ity .   B y   co m p u t in g   th g r ad ien o f   th p r ed i ct ed   cl a s s   s co r w i th   r esp ec to   th ac tiv at io n s   o f   th f in a c o n v o lu tio n al   l ay er ,   Gr ad - C A h ig h l ig h t s   d i s cr i m in a ti v im ag r eg io n s   an d   g en er at es  c la s s - s p e ci f i h ea t m ap .   T h b e s t   p er f o r m in g   ch ec k p o in t   o f   e ac h   ar ch i te ctu r e   ( V G G1 9 ,   D en s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b il eN et V2 )   ac r o s s   al l   v eg et ab l te s t   s et s   wa s   ex a m in ed   b y   Gr ad - C A f o r   th i s   s tu d y .   Fo r   e ac h   v eg e tab le,   r ep r e s en ta tiv im ag e s   f r o m   b o th   cla s s e s h ea lth y   an d   d o wn y   m ild ew wer s el ec t ed   to   en s u r a   co n s i s t en t   q u a li ta t iv e   c o m p ar is o n .   T o   s e e   wh e th er   th m o d e l s   co r r e ct ly   f o cu s e d   o n   s y m p t o m a ti ar e as   s u ch   a s   ch lo r o t ic   p a tch e s ,   an g u l ar   le s io n s ,   o r   d i s co lo r a tio n   ch a r ac te r i s ti o f   d o wn y   m ild ew ,   th h ea tm ap s   w er o v er la id   o n t o   th o r ig in a R G B   im ag e s .   I n ter p r e tab il it y   i s   e s s en t ia f o r   d o m a in   ex p er ts   an d   f ie ld - lev e d ec is io n - m ak in g ,   th e x p la in ab il i ty   r e s u lt s   th u s   r e in f o r c th r e li ab i li t y   o f   th f in a m o d e p r ed i ct io n s   an d   p r o v id c o n f id e n ce   f o r   r e al - wo r ld   ag r i cu l tu r al  d ep lo y m en t.     2 . 9 .     Resul t   inte rpre t a t io n a n d v is ua liza t io n   T o   p r o v i d co m p lete  ass ess m en o f   p er f o r m an ce   ac r o s s   v eg etab les  an d   ar ch itectu r es,  th m o d el  o u tp u ts   wer ex am in ed   u s in g   co m b in atio n   o f   q u an titativ m etr ics,  s tati s tical   co m p ar is o n s ,   an d   q u alitativ e   v is u aliza tio n s .   T h ev alu atio n   m etr ics ( ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   p ar am eter   co u n t,  m o d el  s ize,   an d   in f er en ce   tim e)   we r f i r s ag g r eg ated   in to   co m p ar ativ e   tab les  to   clea r l y   id e n tify   th e   tr ad e - o f f s   b etwe e n   co m p u tatio n al   ef f icien c y   a n d   p r e d ictiv p o wer .   I n   o r d er   t o   en h an ce   in ter p r eta b ilit y ,   d etailed   Gr ad - C AM   v is u aliza tio n s   wer g en er ate d   f o r   th h ea lth y   an d   d o w n y   m ild ew  class es  o f   all  v eg etab les.  Vis u al  co n f ir m atio n   o f   wh eth e r   ea ch   m o d el   ap p r o p r iately   f o c u s ed   o n   s y m p to m atic   leaf   r e g io n s   was  p r o v id ed   b y   h ea tm ap s .   T h in co r p o r atio n   o f   s tatis tical   s ig n if ican ce   test i n g   f u r th e r   co n tex tu alize d   th r esu lts   an d   v er if ied   th at  p er f o r m an ce   d if f er en c es  wer n o in cid e n tal.   T o g eth e r ,   th s tatis tical  o u tco m es,  v is u al  h ea tm ap s ,   an d   s tr u ctu r ed   ta b les  p r o v id ed   an   i n teg r ated   in ter p r etiv e   f r am ew o r k   th at  p r o v i d ed   r o b u s tn ess   an d   tr a n s p ar en c y   in   th ev alu atio n   o f   th p r o p o s ed   d is ea s class if ica tio n   p ip elin e .     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 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 7 1 9 - 1 7 3 2   1724   3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h t h r ee   d ee p - le ar n i n g   a r c h it ec t u r es   p r e d ic ti v p e r f o r m a n c e,   co m p u ta ti o n al  ef f i ci en cy ,   a n d   in t er p r et a b ili ty   d i f f er   s i g n i f ic a n tl y   i n   t h ex p er i m e n t al   e v a lu ati o n   a c r o s s   f iv v eg et ab les .   T ab l 3   il lu s tr ates   t h e   o v e r al m o d el  p e r f o r m a n c e,   w h ic h   r e p o r ts   m et r ics   s u c h   as  m o d el  s ize ,   in f er en ce   la te n c y ,   F1 - s c o r e ,   ac cu r a c y ,   p r ec is i o n ,   r ec all ,   a n d   p a r a m et e r   c o u n t.   B o t h   De n s e Net 2 0 1   a n d   VGG 1 9   s h o s tr o n g   f ea t u r e - le ar n i n g   c a p a b ili ty   an d   r o b u s t n ess   t o   in tr a - class   v ar i a b ili ty ,   d e m o n s tr ati n g   n e a r - p e r f ec c lass i f i ca t io n   ac r o s s   al v e g et ab les   e x ce p t   cu cu m b e r   S u lta n a ,   wit h   a cc u r a cy   a n d   F1 - s c o r es   o f   9 8 1 0 0 % .   Des p i te   h a v i n g   o n l y   2 . 5 9   p a r a m et er s Mo b il eNe tV 2   p r o d u c e d   h i g h l y   c o m p etit iv r esu lts   ( f o r   e x a m p le ,   9 9 . 3 7 %   a cc u r ac y   f o r   ca u l i f l o we r   a n d   9 6 . 9 9 f o r   c u c u m b er   R as h i d ) ,   h i g h li g h ti n g   its   s u i ta b il it y   f o r   d e p l o y m e n t   o n   e m b e d d e d   o r   m o b i le   p la tf o r m s .         T ab le  3 .   Per f o r m an ce   co m p a r is o n   o f   VGG1 9 ,   Den s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2   ac r o s s   all  v eg etab les   V e g e t a b l e   M o d e l   A c c u r a c y   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - s c o r e   S u p p o r t   P a r a ms  ( M )   S i z e   ( M B )   I n f e r e n c e   ( m s )   b i t t e r _ g r o u n d   D e n s e N e t 2 0 1   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 7 0   1 8 . 8 1   7 7 . 9 1   6 0 5 . 2 5   b i t t e r _ g r o u n d   M o b i l e N e t V 2   9 5 . 8 8   9 6 . 1 9   9 5 . 8 8   9 5 . 8 7   1 7 0   2 . 5 9   1 2 . 9 3   5 2 1 . 6 3   b i t t e r _ g r o u n d   V G G 1 9   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 7 0   2 0 . 1 6   7 7 . 9 9   9 7 9 . 8 3   b o t t l e _ g o u r d   D e n s e N e t 2 0 1   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 8 3   1 8 . 8 1   7 7 . 9 1   6 0 0 . 8   b o t t l e _ g o u r d   M o b i l e N e t V 2   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 8 3   2 . 5 9   1 2 . 9 3   7 7 5 . 5 6   b o t t l e _ g o u r d   V G G 1 9   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 8 3   2 0 . 1 6   7 7 . 9 9   1 0 3 0 . 2 6   c a u l i f l o w e r   D e n s e N e t 2 0 1   9 8 . 7 3   9 8 . 7 7   9 8 . 7 3   9 8 . 7 3   1 5 8   1 8 . 8 1   7 7 . 9 1   6 7 8 . 8 7   c a u l i f l o w e r   M o b i l e N e t V 2   9 9 . 3 7   9 9 . 3 8   9 9 . 3 7   9 9 . 3 7   1 5 8   2 . 5 9   1 2 . 9 3   5 7 0 . 8 4   c a u l i f l o w e r   V G G 1 9   9 8 . 7 3   9 8 . 7 7   9 8 . 7 3   9 8 . 7 3   1 5 8   2 0 . 1 6   7 7 . 9 9   1 0 1 8 . 8 4   c u c u m b e r _ r a s h i d   D e n s e N e t 2 0 1   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 6 6   1 8 . 8 1   7 7 . 9 1   8 5 4 . 9 8   c u c u m b e r _ r a s h i d   M o b i l e N e t V 2   9 6 . 9 9   97   9 6 . 9 9   9 6 . 9 9   1 6 6   2 . 5 9   1 2 . 9 3   5 3 9 . 7 3   c u c u m b e r _ r a s h i d   V G G 1 9   9 9 . 4   9 9 . 4   9 9 . 4   9 9 . 4   1 6 6   2 0 . 1 6   7 7 . 9 9   9 8 7 . 1   c u c u m b e r _ s u l t a n a   D e n s e N e t 2 0 1   8 5 . 4 2   8 5 . 4 8   8 5 . 4 2   8 5 . 4 1   48   1 8 . 8 1   7 7 . 9 1   8 4 0 . 6 3   c u c u m b e r _ s u l t a n a   M o b i l e N e t V 2   8 9 . 5 8   8 9 . 6 5   8 9 . 5 8   8 9 . 5 8   48   2 . 5 9   1 2 . 9 3   5 7 5 . 6 8   c u c u m b e r _ s u l t a n a   V G G 1 9   9 1 . 6 7   9 1 . 9 6   9 1 . 6 7   9 1 . 6 5   48   2 0 . 1 6   7 7 . 9 9   1 7 0 7 . 0 1       Ho wev er ,   all  m o d els  f ailed   o n   cu cu m b e r   Su ltan a ,   p r o b ab ly   a s   r esu lt  o f   th e   test   s et’ s   s ig n if ican tly   s m aller   s am p le   s ize  ( n   =4 8 ) ,   wh ich   r ed u ce s   r ep r esen tatio n   d i v er s ity   an d   r e n d er s   o v er f itti n g   p o s s ib le Nev er th eless ,   VGG1 9   ac h iev ed   m o d er ate  r esil ien ce ,   attain in g   9 1 . 6 7 F1 - s co r e.   VGG1 9   an d   Den s eNe t2 0 1   p r o v id e   s u p er io r   ac cu r ac y   i n   h ig h - ca p ac ity   e n v ir o n m en ts ,   wh er ea s   Mo b ileNetV2   p r o v id es  an   ac cu r a cy laten cy   tr ad e - o f f   th at   is   d esir ab le  f o r   r ea l - tim o r   e d g e - b a s ed   ag r icu ltu r al  s y s tem s .   Mo b ileNetV2   r em ain ed   th f astes o v er all,   b u Den s eNe t2 0 1   co n s is ten tly   p er f o r m e d   b etter   th an   VGG1 9   co n s id e r in g   in f er e n ce   tim es  ( e. g . ,   6 0 5   m s   v s .   9 7 9   m s   f o r   b i tter   g o u r d ) ,   p r o v i n g   its   ef f icie n cy   in   r e u s in g   f ea tu r m ap s .   Fig u r 2   co n f u s io n   m atr ices  f o r   all  t h m o d els  s h o w   th at  m is clas s if icatio n s   wer lar g ely   r estricte d   to   th e   cu cu m b er   Su ltan s u b s et.   T h e   m o d els  lear n ed   h i g h ly   d is cr im in ativ b o u n d ar y   f ea tu r es  f o r   b o th   h ea lth y   an d   d o wn y   m ild ew  ca te g o r ie s ,   as  d em o n s tr ated   b y   th e   p er f ec tly   d iag o n al  m atr ices  of   al o th er   v eg eta b les T h is   is   f u r th er   co n s is ten with   th q u a n titativ ev alu atio n   r ep r esen ted   in   T a b le  3 ,   in   wh ich   th r ee   v eg eta b les  r ea ch ed   p r ec is io n   an d   r ec all   v alu es  o f   1 0 0 %,  i n d icatin g   co m p lete  s en s itiv ity   an d   s p ec if icity   f o r   th e   id en tific atio n   o f   d is ea s in   t h o s ca s es.  T h n ee d   f o r   b alan ce d   s am p lin g   o r   au g m e n tatio n   m eth o d s   is   r ein f o r ce d   b y   th d is p ar ity   in   p er f o r m an ce   b etwe en   v eg etab les  with   s p ar s d ata  ( e. g . ,   cu cu m b er   Su ltan a )   a n d   th o s with   ab u n d an t d ata  ( e. g . ,   b itter   g o u r d   an d   b o ttle g o u r d ) .   Ad d itio n ally ,   th 5 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   r esu lts   s h o wed   tig h tly   clu s ter ed   p e r f o r m a n ce   m etr ics  f o r   all  v eg etab les,  co n f ir m in g   th at  th m o d els  r eliab ly   g en er alize d   ac r o s s   m u ltip le  s am p lin g   d is tr ib u tio n s .   Desp ite  class   im b alan ce ,   Den s eNe t2 0 1   ex h ib ited   th least   v ar iab ilit y ,   r ef lectin g   s tab le  le ar n in g .   Prio r   to   test - s et  ev alu atio n ,   th ese  cr o s s - f o ld   tr e n d s   v alid ate  th tr ain ed   m o d els’  r o b u s tn ess .   Fig u r 3   s h o ws   t h Gr a d - C AM   h e atm a p s   c o n f ir m   t h at   all  th r e ar c h it ec t u r es  c o r r e ct ly   m a n ag s y m p t o m - r i ch   r e g i o n s   ass o ciat ed   wit h   d o w n y   m il d ew  in f e cti o n .   T h e   at te n ti o n   m a p s   p r o d u c ed   b y   De n s e Net 2 0 1   ar e   c o n s is te n t ly   th e   m o s t   e x a c tly   d e f i n ed   a n d   b i o l o g i ca ll y   m ea n i n g f u l ,   cl o s e l y   ca p t u r i n g   n ec r o tic   b o u n d a r i es,   v ei n - li m it e d   les io n s ,   a n d   ch lo r o tic   p a tc h es .   W it h   its   l ig h t w eig h t   ar c h it ec t u r e   a n d   r e d u ce d   s p ati al   s e lec ti v it y ,   Mo b il eNe tV 2   d em o n s t r at es   a   s li g h tl y   b r o ad er   b u t   s ti ll   ac c u r at f o c u s .   VGG 1 9 s   d e ep er   b u u n r e g u la r i ze d   f ilt e r s   p r o v id e   v ali d   l esi o n   lo c aliz ati o n ,   b u t   w it h   o cc as io n al   b a ck g r o u n d   at te n ti o n .   S u b s t an tiall y ,   al l   v e g et ab les   wit h   h e alt h y   l ea v es   s h o w   n e ar - u n if o r m   h ea t m ap s   wit h   l o a cti v at i o n ,   in d i ca t in g   l o FP   s e n s it iv it y .   Fo r   Mo b il eNe tV 2   a n d   VG G1 9 ,   h ar d e r   class es  li k c u c u m b e r   S u lt an a   ex h i b i d if f u s e d   an d   in co n s is t e n a tte n t io n   th a d i r e ctl y   ass o ci ates   wit h   t h ei r   l o we r   s tatis tic al   p er f o r m an ce   in   T a b le   4 .   Ov er all ,   th e   Gr ad - C A r es u lts   p r o v i d e   s t r o n g   in te r p r eta b i lit y   ev i d en ce   t h at   De n s eNe t2 0 1   is   th e   b est   c h o ic f o r   h i g h - a cc u r ac y   d e p l o y m en i n   ag r i cu lt u r al  d ec is i o n - s u p p o r s y s te m s ,   as   it   n o o n l y   l ea r n s   th m o s d is cr im in ati v e   a n d   s y m p to m - f ait h f u l   f e at u r es  b u t   als o   p e r f o r m s   b e s q u a n tit ati v el y .   Usi n g   p er - v eg eta b l p er f o r m a n ce   v al u es ,   p ai r e d   t - tes ts   an d   W ilco x o n   s i g n e d - r a n k   tes ts   w er c o n d u c te d   ac r o s s   m o d e ls   to   ass ess   w h et h e r   t h e   o b s e r v e d   d if f e r en ce s   w er 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 o mp a r a tive  d ee p   lea r n in g   s tu d fo r   d o w n mild ew d etec tio n   in   ve g eta b les  ( S u p r ee th a   S h i va r a j )   1725   s tatis t ic all y   s i g n i f ic an o n   la r g er   d a tase ts   as  p r o v id ed   i n   t h s tatis t ic al  c o m p a r is o n   o f   m o d els,  s u m m ar ize d   in   T a b le   4 .   W h i le   d if f e r en ce s   b et wee n   VGG 1 9   a n d   M o b ileN et V2   we r e   s i g n if ic an f o r   m o s t   v eg eta b l es  b u n o t   al l,   b o t h   tes ts   c o n f i r m e d   s t atis t ica l ly   s i g n i f ic a n t   d i f f er e n ce s   b etw ee n   De n s e Net 2 0 1   a n d   t h e   o t h e r   tw o   a r ch ite ct u r es   (p   < 0 . 0 5 ) .   T h is   c o n f i r m s   t h a m o d el   d is c r e p a n cies   we r e   n o d u to   s a m p li n g   v a r ia n c a n d   q u a n tit ati v el y   v al id at es D e n s eN et 2 0 1 s   s u p e r io r it y .             B i t t e r _ G o u r d           B o t t l e _ G o u r d           C a u l i f l o w e r           C u c u m b e r _ R a s h i d           C u c u m b e r _ S u l t a n a     Fig u r e   2.   C o n f u s io n   m atr ices   of   all   v eg etab le   class es   ex am in ed   d ee p   lear n in g   m o d e l s   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 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 7 1 9 - 1 7 3 2   1726         B i t t e r _ g o u r d     D e n s e N e t 2 0 1   B i t t e r _ g o u r d     M o b i l e N e t V 2   B i t t e r _ g o u r d     V G G 1 9         B o t t l e _ G o u r d     D e n s e N e t 2 0 1   B o t t l e _ G o u r d     M o b i l e N e t V 2   B o t t l e _ G o u r d     V G G 1 9         C a u l i f l o w e r     D e n seNe t 2 0 1   C a u l i f l o w e r     M o b i l e N e t V 2   C a u l i f l o w e r     V G G 1 9         C u c u m b e r   R a sh i d     D e n s e N e t 2 0 1   C u c u m b e r   R a sh i d     M o b i l e N e t V 2   C u c u m b e r   R a sh i d     V G G 1 9         C u c u m b e r   S u l t a n a     D e n seNe t 2 0 1   C u c u m b e r   S u l t a n a     M o b i l e N e t V 2   C u c u m b e r   S u l t a n a     V G G 1 9     Fig u r 3 .   Gr a d - C AM   r ep r esen tatio n   o f   m o d el  atten tio n   f o r   th d etec tio n   o f   d o wn y   m ild ew   in   v eg etab les       T a b l e   4 .   S t at is t i ca l   s i g n i f i c a n c a n a l y s is   c o m p a r i n g   b e s t   a n d   n e x t - b e s t   m o d e ls   a c r o s s   v e g e ta b l e s     ( p a i r e d   t - t e s t /W il c o x o n )   V e g e t a b l e   M e t r i c   B e st   N e x t   M e a n   b e st   ( %)   M e a n   n e x t   ( %)   ∆  M e a n   ( %)   p - v a l u e   S i g .   I n t e r p r e t a t i o n   b i t t e r   g o u r d   A c c u r a c y   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   9 9 . 5 8   0 . 4 2   0 . 1 8 3 5   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   b i t t e r   g o u r d   F1   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   9 9 . 5 4   0 . 4 6   0 . 1 8 4 4   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   b i t t e r   g o u r d   P r e c i s i o n   D e n seN e t 2 0 1   V G G 1 9   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   N o   d i f f e r e n c e   i n   p r e c i si o n .   b i t t e r   g o u r d   R e c a l l   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   N o   d i f f e r e n c e   i n   r e c a l l .   b o t t l e   g o u r d   A c c u r a c y   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   b o t t l e   g o u r d   F1   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   b o t t l e   g o u r d   P r e c i s i o n   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   b o t t l e   g o u r d   R e c a l l   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c a u l i f l o w e r   A c c u r a c y   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c a u l i f l o w e r   F1   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c a u l i f l o w e r   P r e c i s i o n   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c a u l i f l o w e r   R e c a l l   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c u c u m b e r   r a sh i d   A c c u r a c y   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c u c u m b e r   r a sh i d   F1   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c u c u m b e r   r a sh i d   P r e c i s i o n   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c u c u m b e r   r a sh i d   R e c a l l   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   1 0 0 . 0 0   1 0 0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 0 0 0 0   ×   M o d e l p e r f o r e q u i v a l e n t l y .   c u c u m b e r   su l t a n a   A c c u r a c y   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   9 8 . 2 0   8 3 . 0 1   1 5 . 1 9   0 . 0 0 1 4     D e n seN e t 2 0 1   s i g n i f i c a n t l y   b e t t e r ;   l a r g e   g a p .   c u c u m b e r   su l t a n a   F1   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   9 8 . 1 2   8 5 . 3 6   1 2 . 7 6   0 . 0 0 1 7     D e n seN e t 2 0 1   si g n i f i c a n t l y   b e t t e r   o n   F 1 .   c u c u m b e r   su l t a n a   P r e c i s i o n   D e n seN e t 2 0 1   M o b i l e N e t V 2   9 7 . 1 9   7 4 . 7 6   2 2 . 4 3   0 . 0 0 1 0     D e n seN e t 2 0 1   si g n i f i c a n t l y   b e t t e r   i n   p r e c i si o n .   c u c u m b e r   su l t a n a   R e c a l l   M o b i l e N e t V 2   D e n seN e t 2 0 1   1 0 0 . 0 0   9 9 . 0 9   0 . 9 1   0 . 3 7 3 9   ×   N o   si g n i f i c a n t   d i f f e r e n c e   i n   r e c a l l .   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 o mp a r a tive  d ee p   lea r n in g   s tu d fo r   d o w n mild ew d etec tio n   in   ve g eta b les  ( S u p r ee th a   S h i va r a j )   1727   3 . 1 .     L ea rning   curv a na ly s is   T h tr ain in g   a n d   v alid atio n   lo s s   an d   ac cu r ac y   cu r v es   f o r   th e   VGG1 9 ,   De n s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2   m o d els tr ain ed   o n   th f iv e - v e g etab le  d ataset  ar e   r ep r esen ted   in   Fig u r 4 .   E f f ec tiv o p tim izatio n   is   o b s er v ed   b y   all  ar ch itectu r es’  co n s is ten co n v er g e n ce ,   m o n o to n ic  l o s s   d ec r ea s es ,   an d   co n s is ten ac cu r ac y   in cr ea s e.   W h ile  VGG1 9   d em o n s tr ates  g r ad u al  b u s tead y   lear n in g ,   Den s eNe t2 0 1   a n d   Mo b i leNe tV2   co n v er g e   m o r r ap id ly   a n d   d em o n s tr ate  h ig h   v alid atio n   ac cu r ac y   in   f e wer   ep o ch s .   I m p o r tan tly ,   all  m o d els’  tr ain in g   an d   v alid atio n   cu r v es  alig n   cl o s ely ,   in d icatin g   m in im al  o v er f i ttin g .   I ca n   b clar if ie d   b y   th ea r ly   s to p p in g   s tr ateg y ,   d r o p o u r eg u lar izati o n ,   a n d   ap p lied   d ata   au g m e n tatio n .   T h ese  o u tco m es  c o n f ir m   th e   p r o p o s ed   m o d els’  r o b u s tn ess   an d   ab ilit y   f o r   g e n er aliza tio n   u n d e r   r ea l - wo r ld   v ar ia b ilit y .           Fig u r e   4 .   L ea r n i n g   cu r v es   s h o win g   tr ain in g   an d   v alid atio n   lo s s   an d   ac cu r ac y   f o r   VGG1 9 ,   Den s eNe t2 0 1 ,   an d   Mo b ileNetV2   m o d els       3 . 2 .     Cla s s   im ba la nce  a na l y s is   Mu l ti p le  im b ala n c e - h an d l in g   s tr a te g ies ,   i n cl u d in g   b aseli n t r ain in g   wit h o u t b al an ci n g ,   cl ass - we ig h t e d   lo s s ,   an d   f o ca lo s s ,   we r e   s y s tem ati ca l ly   ev al u at e d   to   u n d e r s ta n d   t h e   i m p ac o f   cl ass   im b al a n ce   o n   m o d el   p e r f o r m a n c e .   T o   e n s u r e   a   f ai r   co m p a r is o n ,   i d e n ti ca d at s p li ts ,   n etw o r k   a r ch ite ct u r es,   a n d   h y p er p ar am ete r   s etti n g s   w er u s ed   i n   all   e x p e r i m e n ts .   St r o n g   b ias   t o wa r d   m aj o r it y   cl ass es  in   t h e   b ase li n m o d e l e d   t o   p o o r   m ac r o - a v e r a g e d   p e r f o r m a n c e   a n d   al m o s t   z er o   r e ca ll   f o r   m i n o r i ty   ca t eg o r i es.   Si g n i f ic a n t   g ai n s   w er e   n o t   g e n e r a te d   b y   ap p ly in g   c lass   w ei g h ts ,   an d   i t   als o   l ed   to   a   s im i la r   p r ed ict io n   co lla p s e.   C o n v e r s el y ,   b y   em p h asi zi n g   h ar d   a n d   m i n o r ity   s am p les  d u r in g   tr ai n i n g ,   f o ca l o s s   s i g n i f ic an tl y   e n h a n ce d   d is c r i m i n at io n   ac r o s s   a ll   cl ass es .   W it h   a   tes t   a cc u r ac y   o f   9 9 . 7 %,   m a c r o - a v e r a g ed   F 1 - s c o r e   o f   0 . 9 9 ,   a n d   b a la n c ed   r e ca l l   ac r o s s   a ll   f i v class es,   t h e   D e n s eNe t 2 0 1   m o d el   t r ai n e d   wi th   f o c al   l o s s   t h u s   ac h i e v e d   n ea r - p er f e ct   cl ass i f ic ati o n   p e r f o r m a n c e.   Fo ca l   l o s s   is   a n   e f f ec t iv an d   r eli ab le  m e th o d   to   m iti g a te   cl ass   i m b al a n ce   i n   m u lti - c lass   p l a n t   d is e ase   c lass i f i ca t io n .   T h e   i m p ac t   o f   d i f f e r e n t   c lass   i m b ala n ce   h a n d li n g   s t r ate g i e s   o n   c lass i f i ca t io n   p e r f o r m a n c is   q u a n tit ati v el y   p r o v i d e d   i n   T a b l 5 .       T ab le  5 .   Per f o r m an ce   co m p a r is o n   o f   class   im b alan ce   h a n d lin g   s tr ateg ies o n   th test   d ataset   I mb a l a n c e   st r a t e g y   A c c u r a c y   M a c r o   p r e c i s i o n   M a c r o   r e c a l l   M a c r o   F 1 - sc o r e   B a se l i n e   ( n o   b a l a n c i n g )   0 . 2 3   0 . 0 5   0 . 2 0   0 . 0 8   C l a s s   w e i g h t s   0 . 2 3   0 . 0 5   0 . 2 0   0 . 0 8   F o c a l   l o s s   0 . 9 9 7   0 . 9 9   0 . 9 9   0 . 9 9       3 . 3 .     E rr o a na ly s is   Usi n g   Gr ad - C AM   v is u aliza ti o n s   o n   test   s am p les  th at   ar m is class if ied ,   q u alitativ er r o r   an aly s is   was  co n d u cted   to   g et  b etter   in s ig h in to   th e   f ailu r e   m o d e s   o f   th e   p r o p o s ed   m o d els.  A lth o u g h   th o v er all  class if icatio n   ac cu r ac y   is   o v er   9 8 %,  th er r em ain   f ew  ch al len g in g   ca s es  th at  ar p r im ar il y   ch ar ac ter ized   b y   b ac k g r o u n d   clu tter ,   n o n - u n if o r m   illu m in atio n ,   an d   s u b tle  s y m p to m   ex p r ess io n .   T h e   Gr ad - C AM   m ap s   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 5 ,   No .   2 ,   Ap r il 2 0 2 6 1 7 1 9 - 1 7 3 2   1728   co r r esp o n d in g   t o   th tr u an d   p r ed icted   class es  ar co m p ar e d   in   Fig u r 5 ,   wh ich   d ep icts   r e p r esen tativ f ailu r e   ca s es  f o r   d if f er en t   v eg etab le  c r o p s .   T h o r ig in al  leaf   im a g i s   p r o v id ed   i n   ea ch   e x am p le,   a lo n g   with   atten tio n   m ap s   f o r   th tr u an d   p r e d icted   class es  th at  h ig h lig h t   th r eg io n s   th at   r esu lted   in   in co r r e ct  m o d el  d ec is io n s .   T h is   h ap p en s   wh en   th m o d e l’ s   atten tio n   s h if ts   f r o m   lo ca lized   d is ea s s y m p to m s   to   n o n - d iag n o s tic  r eg io n s   s u ch   as  leaf   ed g es,  b ac k g r o u n d   o b jects,  o r   u n if o r m ly   tex t u r ed   ar ea s .   I n   a d d itio n ,   s am p les  with   v is u ally   am b ig u o u s   p atter n s   o r   ea r ly - s tag in f ec tio n s   ten d   to   p r o d u ce   d if f u s ac tiv atio n   m a p s ,   d em o n s tr atin g   r e d u ce d   d is cr im in ativ co n f id en ce .   T h ese  o b s er v atio n s   h ig h lig h r ea ch allen g es  in   f ield - ac q u ir ed   im ag e r y   a n d   s u g g est  th at  m is class if icatio n s   ar p r ed o m in an tly   d r iv e n   b y   s y m p to m   h eter o g en eity   an d   en v ir o n m e n tal  v ar iab ilit y   r ath er   th an   m o d el  i n s tab ilit y .         B i t t e r   g o u r d       C a u l i f l o w e r       C u c u m b e r _ R a s h i d       C u c u m b e r _ S u l t a n a     Fig u r 5 .   Gr a d - C AM   an aly s is   f o r   r e p r esen tativ m is class if ic atio n       3 . 4 .     Abla t io s t ud y   W co n d u cted   ab latio n   s tu d ie s   with   f o cu s   o n   d ata  au g m e n tatio n   an d   tr a n s f er   lear n in g   in   an   ef f o r t   to   q u an tify   th ef f ec o f   k ey   d esig n   ch o ices.  First ,   we  ev alu ated   Den s eNe t2 0 1   with   an d   wit h o u au g m en tatio n   u n d er   th id e n tical  s ettin g s   to   ev alu ate  th im p ac o f   a u g m en tatio n   ac r o s s   f iv cr o p   d atasets .   T ab le  6   h ig h lig h ts   th at  au g m en tatio n   co n s is ten tly   s tab ilized   o r   im p r o v ed   p e r f o r m an ce ,   p a r ticu lar ly   in   cr o p s   s u ch   as  cu cu m b er   Su ltan a   with   f ew  t r ain in g   s am p les.  Seco n d ,   b y   tr ain in g   th m o d el  with   an d   with o u I m ag eNe p r etr ain in g ,   we  ass ess ed   th r o le  o f   tr an s f er   lear n in g   u s in g   r ep r esen tativ cr o p   ( b itter   g o u r d ) .   T h m o d el   f ailed   to   ac h iev e   n ea r - r an d o m   p er f o r m an ce   ( ac cu r ac y 5 0 . 6 %,  F1 - s co r e:  0 . 0 0 )   o n   th e   r em o v al  o f   tr an s f er   lear n in g   as  p er   th e   r esu lts   in   T ab le  7 ,   s in ce   th e   n etwo r k   c o n v er g ed   f o r   p r e d ictin g   o n ly   th e   m ajo r ity   class .   T h e   p r etr ain ed   m o d el,   in   c o n tr ast,   ac h iev ed   s tr o n g   g en er aliza ti o n   ( Acc u r ac y 9 8 . 2 %,  F1 - s co r e:  9 8 . 2 %).   T h ese  r esu lts   co n f ir m   th at  b o th   tr a n s f er   lear n in g   an d   au g m en tatio n   ar e   cr itical  f o r   r eliab le   p er f o r m an ce   o n   lim ited   ag r icu ltu r al  d atasets .   T o   ass ess   th im p ac o f   a r ch itectu r a co m p lex ity   o n   class if icatio n   p er f o r m a n ce ,   an   ab latio n   s tu d y   was  co n d u cted .   T h lig h tweig h Mo b ileNetV2   m o d el  o f f er s   f aster   i n f er e n c an d   r ed u ce d   c o s o f   co m p u tatio n ,   as  T ab le  3   s u m m ar izes,  b u t   it  ex h ib its   n o ticea b le  r ed u ctio n   in   p er f o r m an ce   o n   v is u ally   co m p lex   d is ea s p atter n s .   T h h ea v y weig h Den s eNe t2 0 1 ,   in   co n tr ast ,   co n s is ten tly   ac h iev es  s u p er io r   ac cu r ac y   an d   F1 - s co r ac r o s s   all  v eg etab les,  d em o n s tr atin g   im p r o v e d   d is cr im in ativ ca p ac ity   an d   f ea tu r e   r eu s e.   As  an   in ter m ed iate  b aselin e,   VGG1 9   co n f ir m s   cl ea r   tr ad e - o f f   b etwe en   ac c u r a cy   an d   ef f icien cy .   T h ese  r esu lts   ju s tify   th s elec t io n   o f   Den s eNe t2 0 1   f o r   r eliab le  d iag n o s is   o f   p lan ailm en ts   wh er ac cu r ac y   is   p r io r itized   o v er   m in i m al  m o d e l size.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.