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.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 ,   p p .   2956 ~ 2 9 6 9   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 3 . p p 2 9 5 6 - 2 9 6 9           2956     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Ada ptive mul ti - sc a le conv o lutiona l net wo rk  for pla nt  leaf  disea se detec tion  a nd clas sifica tion       T ej a s hwin i C .   G a da g ,   D .   R .   K um a r  Ra j a   S c h o o l   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   R EV A   U n i v e r si 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   J an   3 ,  2 0 2 5   R ev is ed   Feb   12 ,  2 0 2 6   Acc ep ted   Ap r   20 ,  2 0 2 6       P lan t  d ise a se   d e tec ti o n   is  a   c ri ti c a l  tas k   in   m o d e rn   a g ricu lt u re ,   d irec tl y   imp a c ti n g   c r o p   y iel d ,   f o o d   se c u rit y ,   a n d   su sta i n a b le  fa rm in g   p ra c ti c e s.  Trad it io n a l  m e th o d s  re ly   o n   e x p e rt  v is u a l  in sp e c ti o n ,   wh ic h   is  ti m e - c o n su m in g ,   i n c o n siste n t,   a n d   i n a c c e ss ib le  in   re m o te  a re a s.  Th is  stu d y   in tro d u c e s  a d v a n c e d   d e e p   lea rn i n g   (DL)   fra m e wo rk ,   t h e   a d a p ti v e   m u lt i - sc a le  c o n v o lu ti o n a l  n e two r k   (AMS - C o n v Ne t)   o p ti m ize d   fo r  a c c u ra te  a n d   e fficie n t   p lan t  d ise a se   id e n ti fica ti o n .   Hie ra rc h ica l  fe a tu re   e x trac ti o n   n e tw o r k   ( HFE N )   in teg ra tes   t h e   m u l ti - d o m a in   a tt e n t io n   fra m e wo rk   (M DA F )   a n d   a d a p ti v e   sc a le   fu sio n   m o d u le  (ASF M )  to   e n h a n c e   fe a tu re   e x trac ti o n   a n d   a d d re ss   c h a ll e n g e s   su c h   a s  c o m p lex   n a tu ra l  b a c k g ro u n d s,  n o n - u n ifo rm   lea f  stru c tu re s,  a n d   v a ry in g   e n v ir o n m e n tal   c o n d it i o n s.  Th e   p r o p o se d   fra m e wo rk   e m p lo y s  p re - train e d   k n o wle d g e   a d a p tatio n   (P TKA)  tec h n iq u e s  to   im p ro v e   g e n e ra li z a ti o n   a n d   o v e rc o m e   d a ta  sc a rc it y .   Co m p re h e n siv e   e v a l u a ti o n s  o n   m u lt ip l e   d a tas e ts   d e m o n stra te  th e   m o d e l' s  b e tt e r   p e rfo rm a n c e ,   a c h iev i n g   sta te - of - th e - a rt   m e tri c s  in   p re c isio n ,   re c a ll ,   F 1 - sc o re ,   a n d   a c c u ra c y .   F u rth e r m o re ,   th i s   a p p ro a c h   e n su re s  sc a lab il it y   a n d   a d a p tab il it y ,   m a k in g   it   su it a b le   fo r  re a l - field   c o n d it io n s.  T h e   stu d y   e m p h a siz e s  th e   imp o rtan c e   o f  ro b u st ,   a u to m a ted   so lu ti o n s   in   m i n imiz in g   c ro p   lo ss e s,  re d u c in g   lab o r   c o sts,   a n d   e n h a n c in g   a g ricu lt u ra l   su sta in a b il it y   th r o u g h   p re c isio n   d ise a se   m a n a g e m e n t.   K ey w o r d s :   Ad ap tiv e  m u lti - s ca le  co n v o l u tio n al  n etwo r k   Ad ap tiv e  s ca le  f u s io n   m o d u le   Ag r icu ltu r e   Mu lti - d o m ain   atten tio n   f r am ewo r k   Plan t d is ea s e  d etec tio n   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 :   T ejash win i C .   Gad ag   Sch o o l o f   C o m p u ter   Scien ce   a n d   E n g in ee r in g ,   R E VA  Un iv er s ity   B en g alu r u ,   I n d ia   E m ail: te jash win icg _ 1 2 @ r ed if f m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Fin d in g   an d   d iag n o s in g   p lan t  leaf   d is ea s es  is   e s s en tial  to   m a in tain in g   cr o p   r esil ien ce   an d   p r o d u ctio n   in   co n tem p o r a r y   h o r ticu ltu r e   an d   ag r icu lt u r e   [ 1 ] .   C o m p u ter   v is io n   a n d   m ac h in e   lear n in g   ( ML )   ar e   two   ex am p les  o f   ad v a n ce d   tech n o l o g ies  th at  p r o v id e   u s ef u l   to o ls   f o r   p r ec is e  illn ess   id en tific ati o n .   I n   r ec en t  y ea r s ,   v is u al  s y m p to m s   o n   leav es,  s tem s ,   an d   f r u its   h av e  b ee n   an aly ze d   u s in g   au t o m ated   im ag in g   s y s tem s   an d   s m ar tp h o n e  ap p licatio n s   th at  u s e  im ag e  r ec o g n itio n   alg o r ith m s   f o r   q u ick   p atter n   id en tific a tio n .   I m p r o v em en ts   in   d ee p   lear n in g   ( DL )   an d   p r e - tr ain ed   k n o wled g e  ad a p tatio n   ( PTKA )   m o d els  h a v e  en h an ce d   th e  ca p ac ity   t o   id en tify   illn ess es  in   p la n t  leav es.  T h e  s tu d y ' s   m ain   f o c u s   is   o n   th e   d ec lin e   in   ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n .   A  p lan t   ev en tu ally   d ies  wh en   a  d is ea s e  o r   o th er   co n d itio n   p r ev en ts   i ts   leav es  f r o m   ca r r y in g   o u t  p h o to s y n th esis ,   wh ich   is   n ec ess ar y   f o r   th e  p r o d u cti o n   o f   c h lo r o p h y ll.  Vis u al  ev alu atio n s   o f   d is o r d e r s   ar e  p e r f o r m e d   b y   e x p er ts   ac co r d in g   to   r ec o g n ize d   s tan d ar d s   [ 2 ] .   W h en   o p p o s ed   to   au to m ated   p r o ce d u r es,  th e   id en tific atio n   o f   th e   ailm en t  tak es  m o r e  tim e.   E x p er ts   co u ld   o n ly   b e  av ailab le  in   ce r tain   n atio n s .   I m ag e  an aly s is - b ased   au to m ated   p lan t d is ea s e  d etec tio n   s y s tem s   m u s t b e  p u t in   p lace   to   s o lv e   th is   p r o b lem .   A  c o m p r e h en s i v e  ev alu atio n   o f   th e   co n d itio n ' s   s ev er ity   is   n ec ess a r y   f o r   b o t h   ac cu r ate  y ield   p r e d ictio n   an d   th e   s elec tio n   o f   th e   b est tr ea tm en t.   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       A d a p tive  mu lti - s ca le  co n v o lu ti o n a l n etw o r k  fo r   p la n t le a f d is ea s e  d etec tio n   a n d   … ( Teja s h w in i C.  Ga d a g )   2957   I n ter n al  ca u s es  o f   p lan t  illn ess es  in clu d e  p ath o g e n s ,   wh ich   in clu d e  m o l d s ,   v ir u s es,  an d   f u n g u s .   On   th e  o th e r   h an d ,   en v ir o n m en tal  elem en ts   in clu d i n g   p r ec i p itatio n ,   h u m id ity ,   an d   tem p er atu r e   m ay   also   co n tr ib u te  to   th eir   o cc u r r e n c e  [ 3 ] .   T h ese  d is ea s es  ca n   h av e  a  s u b s tan tial  f in an cial  i m p ac t  o n   f ar m er s '  liv elih o o d s .   C r o p s   ar e   s er io u s ly   th r ea ten e d   b y   p lan t   d is ea s es,  wh ich   m ig h t   r esu lt  in   a   f o o d   ca tast r o p h e.   T h e   s ec u r ity   an d   s u s tain ab ilit y   o f   h u m a n   f o o d   s y s tem s   ar e  i m p ac ted   b y   th is   is s u e.   Fo r   ag r icu ltu r al  d is ea s e  m an ag em en t  an d   in ter v en tio n   to   b e  ef f ec tiv e,   p lan t  illn e s s es   m u s t  b e  id en tifie d   p r o m p tly .   Plan t  d is ea s e   d iag n o s is   r eq u i r es  h u m a n   s k il l,  b u t  in   r u r al  an d   is o lated   p a r ts   o f   d ev el o p in g   n atio n s ,   th is   in f o r m atio n   h as  to   b e  im p r o v ed   an d   s tan d ar d ized .   T h e  d e v elo p m e n t  o f   q u i ck   an d   p r ec is e  tech n iq u es  f o r   id en tify i n g   p la n t   d is ea s es  i s   m ad e  ea s ier   b y   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   tech n o lo g y .   Mo d er n   im a g e  p r o ce s s in g   an d   p atter n   r ec o g n itio n   alg o r ith m s   allo w   f ar m er s   a n d   ag r icu ltu r al  ex p er ts   to   s p o t   d is ea s es  u s in g   a   v a r iety   o f   tech n i q u es.  Pla n t d is e ases   h av e  b e en   i d e n t if i ed   u s in g   a  v a r ie ty   o f   m e th o d s   [ 4 ] .   B y   u s i n g   ML   a n d   DL   te ch n i q u es to   a n al y ze   v is u al   d at a,   m o d els   m ay   b e   cr ea te d   t o   d ete ct  p l a n t  i ll n ess es.   R ec e n t  d e v el o p m e n ts   in   a g r i c u lt u r e  h av e  co n c e n tr at ed   o n   u s i n g   d i f f e r e n t  D L   tec h n i q u es   t o   tac k l e  a   r an g e   o f   p r o b le m s .   I n s ec t d ete cti o n ,   f r u i t a n d   d is e ase   id e n t if ica ti o n ,   p la n t  le af   c ate g o r iz ati o n ,   a n d   l ea f   d is ea s e   i d e n ti f i ca t io n   a r e   a m o n g   t h e  d i f f i cu l ties .   W h e n   u s in g   co n v e n ti o n a l  ML   t ec h n i q u es   f o r   r ea l - tim e   d is e ase   d ia g n o s i s ,   a   n u m b e r   o f   c h a lle n g es   n e ed   t o   b e   o v e r c o m e.   E n g i n e e r s   ca n   th u s   o v er co m e   t h es e  o b s ta cles   a n d   d ev el o p   t h e   a g r ic u lt u r e   i n d u s tr y   t h a n k s   t o   DL   tec h n i q u es .     I t is cr u cial  to   g ath er   a  r an g e  o f   p h o to s   s h o win g   v ar io u s   p lan t sectio n s   in   o r d er   to   cr ea te  a  m o d el  th at  ca n   r ec o g n ize  p lan t  illn ess es  [ 5 ] .   T h e  leav es  o f   a  p lan t  ar e  t h e  m ain   ar ea   u s ed   to   d eter m in e   wh eth er   d is ea s e  is   p r esen t.  Var iatio n s   in   leaf   s h a p e,   tex tu r e,   co lo r ,   p ictu r e  n o is e,   an d   o t h er   c h ar ac ter is tics   m ig h t  co n f o u n d   im ag e   p r o ce s s in g   tech n iq u es,  w h ich   ar e  u s ef u l  f o r   r ec o g n izin g   p l an t  illn ess es.  I t  is   p o s s ib le  to   id en tify   th e   m ain   s ig n s   o f   illn ess   b y   m eth o d ically   ex am in in g   p h o to s   o f   p lan t  l ea v es.  Sev er al  ML   alg o r ith m s   h av e  s h o wn   to   b e   an   ef f ec tiv e  m eth o d   f o r   au t o m ated   p lan t  d is ea s e  id en tific atio n   in   p r ec is io n   ag r icu ltu r e.   Plan t  d is ea s e s   h av e   b ee n   ca teg o r ized   an d   id en tifi ed   u s in g   a  v ar iety   o f   ML   tech n iq u es,  s u ch   as  s u p p o r t  v e cto r   m ac h in es  an d     K - m ea n s   clu s ter in g .   Po ten tial  p r o b lem s   in   th e  p r e - p r o ce s s in g   an d   f ea tu r e  ex tr ac tio n   p h ases   r estrict  th e   ef f icac y   o f   th ese  tech n i q u es  i n   r ea l - tim e   illn ess   d iag n o s is .   C h an g es  to   t r ad itio n al   ML   tec h n iq u es  a r e  r eq u ir e d   d u e  to   th e   in tr icac y   an d   u n p r e d ictab ilit y   o f   r ea l - wo r ld   d etec tin g   s itu atio n s .   A   v ar iety   o f   il ln ess es  m ay   af f ec t   cr o p s ,   an d   ea c h   o n e  h as  its   o wn   ch ar ac ter is tics .   T h er e  ar e  s ev er al  o b s tacle s   in   th e  way   o f   cr ea tin g   a  r eliab le   s y s tem   th at  ca n   d etec t   d if f er e n t  ty p es   o f   illn ess es  in   a   v ar iet y   o f   cr o p   s p ec ies.  I t   is   cr u cial   to   p er s o n ally   c h ec k   lar g e  ag r icu ltu r al  f ield s   f o r   s ig n s   o f   illn ess   o n   a  r e g u lar   b asis   [ 6 ] .   C itru s ,   r ice,   ca s s av a,   Plan tVil lag e,   iB ea n ,   an d   AI   C h allen g er   2 0 1 8   ar e  th e  m o s t  well - k n o wn   p lan t   d is ea s e  d ataset s   th at  co n tain   lab o r ato r y   im ag es.  T h e  d atasets   wer e  u s ed   to   tr ain   th e  co n v o lu tio n al  n eu r al   n etwo r k   ( C NN) ,   wh ich   m ad e   it  ea s ier   to   id e n tify   a n d   ca teg o r ize  p lan t   illn ess es.  T h e  n eu r a l  n etwo r k s   u s ed   o n   th ese  d atasets   d em o n s tr ated   a  n o tab le  d e g r ee   o f   class if icatio n   ac cu r ac y   th r o u g h o u t  th e  tr ain in g   s tag e.   Ho wev er ,   wh en   test ed   in   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s ,   th ese  g ad g ets'   ef f icac y   d r am atica lly   d ec lin ed .   Un lik e   lab o r ato r y   p h o to g r a p h y ,   f ield   p h o to g r ap h y   h as  m o r e  in tr icat e  b ac k g r o u n d   co m p o n e n ts   in clu d in g   ex tr a  leav es,  s tem s ,   f r u its ,   s o il,  an d   m u lch .   T h e  m ain   ca u s e  o f   d ec lin in g   p er f o r m a n ce   in   o u t d o o r   p h o to g r ap h y ,   ac co r d in g   to   r esear ch ,   is   co m p licated   b ac k d r o p s .   E x clu d i n g   t h ese  b ac k d r o p s   h as  b ee n   s h o wn   t o   im p r o v e  th e   ac cu r ac y   o f   s ick n ess   d etec tio n   [ 7 ] .   7 5 9   p h o to s   o f   b o th   h ea lth y   an d   s ick   c itru s   f r u its   an d   f o liag e  m ak e  u p   th e  citr u s   d ataset.   T h e  in f o r m atio n   in clu d es  d is ea s es  in clu d in g   m elan o s e,   ca n k er ,   s ca b ,   g r ee n in g ,   a n d   b la ck   s p o t  t h at  im p ac t   citr u s   p lan ts .   u s in g   th e   h elp   o f   an   ex p e r t,  th e   p h o to g r a p h s   i n   th e   d ataset  wer e  m a n u ally   tak en   u s in g   a   d ig ital   s in g le - len s   r ef lex   ( DSLR).   Acc o r d in g   to   r ec en t  r esear ch ,   th e  n ew  DL   ap p r o ac h   o u tp er f o r m s   co n v en tio n al  h an d - e n g in ee r ed   f ea tu r e  ap p r o ac h es  wh en   d ata  v o lu m e  e x ce ed s   a  ce r tain   t h r e s h o ld .   T h e  u s e  o f   C NN  tech n i q u es  m ig h t  m a k e  it   ea s ier   to   ex clu d e  im p o r ta n t  s o u r ce s   th at  s ig n if ican tly   af f ec t  t h e  m ajo r   elem en ts   s h o wn   in   p ictu r es.  I n   o r d e r   to   p r o p er l y   d iag n o s e  a   v a r iety   o f   p lan t   d is ea s es,  r ec en t  r esear ch   h as  f o cu s ed   o n   d e v elo p m en ts   in   DL ,   im ag e   f u s io n   tech n iq u es,  en co d er - d ec o d er   n etwo r k   d esig n s ,   an d   co m p u ter   v is io n   ap p r o ac h es  [ 8 ] .   Dete ctio n   tech n iq u es  b ased   o n   v is io n   im p r o v e  p r ec is io n   an d   d e p en d a b ilit y   in   ag r icu ltu r al  ap p licatio n s .   I t  is   an ticip ated   th at  th e  a p p licatio n   o f   th ese  te ch n iq u es  will  im p r o v e   cr o p   q u ality ,   r e d u ce   la b o r   ex p e n s es,  an d   elim in ate   tim e  in ef f icien cies.  T h e  ap p licatio n   o f   s u itab le  m a n ag em en t  tec h n iq u es  im p r o v es  th e  ef f icac y   o f   d is ea s e  co n tr o l,   esp ec ially   wh en   g u id ed   b y   p r io r   ex p er ien ce s   in   an   i n f ec te d   s ettin g .   Plan t  d is ea s e  id en t if icatio n   b y   im ag e   an aly s is   is   a  m u lti - s tep   p r o ce d u r e  with   a  n u m b er   o f   o b s tacle s   to   o v er co m e.   T h ese  p r o b lem s   in clu d e  illn ess e s   with   s im ilar   s y m p to m s ,   th e   p o s s ib ilit y   o f   m an y   d is ea s es  af f ec tin g   th e   s am e  c r o p ,   a n d   s y m p to m s   with   d if f er en t   v is u al  f ea tu r es  [ 9 ] .   Pictu r e  p r o ce s s in g   m eth o d s   in clu d in g   f ea t u r e  e n g in ee r i n g ,   p r ep r o ce s s in g ,   class if icatio n ,   an d   p ictu r e  s eg m en tatio n   h a v e  b ee n   u s ed   i n   r ec en t  b r ea k th r o u g h s   in   th e  d iag n o s is   o f   p lan t   d is ea s es.  Pictu r e  f u s io n   alg o r ith m s   h av e  b ee n   in v esti g ated   b y   r esear ch er s   as  a  p o ten tia l  d is ea s e  d iag n o s is   tech n iq u e.   Fu r th er m o r e,   s o p h i s ticated   C NN - b ased   DL   tech n iq u es  wer e  wid ely   u s ed   b y   r es ea r ch er s   to   id e n tify   p lan t  illn ess es  [ 1 0 ] .   T h e  s tu d y   team   f o cu s ed   o n   im p r o v in g   th e  g r o u p ' s   ca teg o r izatio n   ac cu r ac y ,   wh ich   p r o d u ce d   f a v o r a b le  r esu lts .   On   th e  o th er   h an d ,   it  will  class if y   th e  d if f e r en t  illn ess es  th at  af f ec t  a  s in g le  leaf   o r   s ev er al  ty p es.   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.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 9 5 6 - 2 9 6 9   2958   T h e  m o tiv atio n   f o r   th is   r esear ch   lies   in   ad d r ess in g   th e   p r ess in g   ch allen g es  o f   p lan t  d is ea s e  d etec tio n ,   wh ich   is   cr itical  f o r   en s u r i n g   cr o p   r esil ien ce ,   p r o d u cti v ity ,   an d   f o o d   s ec u r ity   in   m o d er n   ag r ic u ltu r e.   T r ad itio n al  d ia g n o s tic   m eth o d s   ar e  co n s tr ain ed   b y   lim itatio n s   s u ch   as  tim e - in ten s iv e  p r o ce s s es,  d ep en d en c y   o n   ex p er t  a v ailab ilit y ,   an d   in co n s is ten t  o u tco m es,  p ar ticu l ar ly   in   r em o te  o r   r eso u r ce - li m ited   r eg io n s .   T h ese   lim itatio n s   u n d er s co r e  th e  n e ed   f o r   a d v an ce d ,   au to m ated ,   an d   s ca lab le  s o lu tio n s .   L ev er ag in g   cu ttin g - ed g e   d ev elo p m e n ts   in   DL   an d   co m p u ter   v is io n ,   th is   r esear ch   ai m s   to   o v er co m e  c h allen g es  s u ch   as  n o n - u n if o r m   leaf   s tr u ctu r es,  co m p lex   n atu r al  b ac k g r o u n d s ,   an d   v ar y in g   en v ir o n m en tal  co n d itio n s ,   w h ich   o f ten   im p ed e   r ea l - wo r ld   a p p licab ilit y   o f   d is ea s e  d etec tio n   s y s tem s .   T h is   s tu d y   f o cu s es  o n   th e  d ev elo p m en t  o f   a  r o b u s t  an d   o p tim ized   DL   f r am ewo r k   th at  b r id g es th e  g ap   b etwe en   la b o r ato r y - g r ad e  ac cu r ac y   an d   f ield - lev el  d ep lo y m en t,   f ac ilit atin g   p r ec is e,   r ea l - tim e  p lan t  d is ea s e  id en tific atio n   an d   class if icatio n .   B y   ad d r ess in g   th ese  ch allen g es,   th is   wo r k   co n tr ib u tes  s ig n if ican tly   to   th e  ad v an ce m e n t  o f   p r ec is io n   ag r icu ltu r e,   en a b lin g   p r o ac tiv e   d is ea s e  m an ag em en t a n d   s u s tain ab le  c r o p   p r o d u ctio n .   i)   Dev elo p m en t  o f   an   en h a n ce d   DL   f r am ewo r k ,   t h e  s tu d y   in tr o d u ce s   a  r o b u s t  ad ap ti v e  m u lti - s ca le  co n v o l u tio n al  n etwo r k   ( AM S - C o n v Net)   in teg r ated   with   a d v an ce d   atten tio n   m ec h a n is m s   s u ch   as  th e   m u lti - d o m ain   atten tio n   f r am e wo r k   ( MD AF)   a n d   t h e  ad a p tiv e  s ca le  f u s io n   m o d u le  ( A SF M) .   T h ese  in n o v atio n s   s ig n if ican tly   im p r o v e  f ea tu r e  ex tr ac tio n ,   f o cu s in g   o n   d iv er s e  s ca les  o f   lesi o n   c h ar ac ter is tics   an d   ad d r ess in g   ch allen g es p o s ed   b y   c o m p lex   n atu r al  b ac k g r o u n d s   in   p lan t d is ea s e  d etec tio n .   ii)   I n teg r atio n   o f   ad v an ce d   im ag e  p r o ce s s in g   tech n iq u es,  th e   p r o p o s ed   m eth o d   in co r p o r at es  au g m en ted   co n v o l u tio n al  b lo c k   atten tio n   m o d u les  an d   d ep th wis e  s ep ar a b le  co n v o lu tio n s ,   o p tim izin g   c o m p u tatio n al   ef f icien cy   wh ile  m ain tain in g   h ig h   ac cu r ac y .   T h ese  m o d if icatio n s   ef f ec tiv ely   e n h an ce   d is ea s e  class if icatio n   p er f o r m an ce ,   es p ec ially   in   r ea l - f ield   co n d itio n s   wh er e  ex is tin g   ap p r o ac h es   o f ten   f ail  d u e   to   en v ir o n m en tal  co m p lex ities .   iii)   E x ten s iv e  ev alu atio n   an d   ad a p tatio n   f o r   p r ac tical  d ep lo y m en t ,   th e  p r o p o s ed   f r am ewo r k   is   th o r o u g h ly   v alid ated   o n   m u ltip le  d atasets ,   s h o wca s in g   s ig n if ican t  im p r o v em en ts   in   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   an d   o v er all  ac cu r ac y   c o m p ar e d   t o   s tate - of - th e - ar t  m o d els.  Fu r th er m o r e,   th e  m eth o d   is   d esig n ed   with   s ca lab ilit y   an d   r o b u s tn ess ,   e n s u r in g   its   ad a p tab ilit y   to   r e al - f ield   co n d itio n s ,   th e r eb y   a d v an cin g   th e  p r ac tical  im p lem en tatio n   o f   au to m ated   p lan t  d is ea s e  d etec tio n   s y s tem s   in   p r ec is io n   ag r ic u ltu r e.   T h e  r esear ch   wo r k   is   o r g an i ze d   in   4   s ec tio n s :  th e  f ir s t  s ec tio n   g iv es  a   b r ief   d escr ip ti o n   o f   th e   o v er v iew  an d   b ac k g r o u n d   o f   p lan t  d is ea s e  d etec tio n   an d   class if icatio n .   T h e  s ec o n d   s e ctio n   g iv es  a  b r ief   d escr ip tio n   o f   th e  r elate d   wo r k .   T h e  t h ir d   s ec tio n   d is cu s s es   th e  p r o p o s ed   m et h o d o lo g y .   T h e  f o u r th   s ec tio n   d is cu s s es  th e  p er f o r m an ce   ev a lu atio n   wh er e   th e  r esu lts   ar e  d is p lay ed   in   th e   f o r m   o f   g r a p h   an d   tab les.   T h e   last   s ec tio n   co n clu d es th is   wo r k .       2.   RE L AT E D  WO RK   T h er e  h as   b ee n   p l e n t y   o f   r el ate d   w o r k   d e v e lo p e d   i n   t h e   p ast   f o r   i n d i v i d u al  le af   d is ea s e  d e te c tio n   u s i n g   th e   DL   a n d   s o m e  o f   t h e m   i n c l u d e d   m u l ti p le  p l a n ts ;  co n s i d er in g   o u r   r es ea r c h   s o m e  o f   th e m   ar e  d is c u s s e d .   T h e   d il ate d   att e n ti o n   co n v o l u ti o n - Pad d l ePa d d le   y o u   o n l y   lo o k   o n c e  e n h a n ce d   p l u s   ( DAC - PP YOL O E )   m o d el  was  cr ea ted   b y   [ 1 1 ]   to   in cr ea s e  th e  ac cu r ac y   o f   ap p le  p est  d iag n o s is   u n d er   d if f icu lt  cir cu m s tan ce s .   T h is   m o d el   r ec o g n izes  s m all  o b jects  u s in g   b o t h   s h allo w  an d   d ee p   f ea tu r e  m ap s   u s in g   an   a d ap tiv e  f ea tu r e  f u s io n   m eth o d   th at  co m b i n es  d ee p   s ep ar ab le   co n v o lu tio n   an d   r esid u al   co n n ec tiv ity .   Qi   et  a l.   [ 1 2 ]   p r es en ted   th e   en h a n ce d   s q u ee ze - an d - e x citatio n   ( SE) - YOL Ov 5   n etwo r k   f o r   t o m at o   d is ea s e  an d   p est  d etec tio n .   T h e   SE  atten tio n   m ec h an is m   o v er co m es   th e  li m itatio n s   o f   ex is tin g   f ea tu r e   s cr ee n in g   a n d   m o d el   g e n er aliza tio n   m eth o d s   b y   en h an cin g   cr itical  f ea tu r e   ex t r ac tio n .   De n g   et   a l.   [ 1 3 ]   d ev elo p ed   a n   e n h an ce d   r eg io n - b ased   co n v o lu tio n al   n eu r al  n etwo r k   ( R - C NN )   m o d el  em p lo y in g   f ed er ate d   lear n in g   ( FL)   to   s o lv e  is s u es  with   d ata  im b alan ce ,   v ar iety ,   a n d   c o m p lex   d etec tio n   s ettin g s   in   tr a d itio n al  p lan t  d is ea s e  an d   p est  d etec tio n .   T h is   p ar ad ig m   r ed u ce s   co m m u n icatio n   an d   d ata  s to r ag e  ex p e n s es  b y   lev er ag i n g   FL' s   d is tr ib u ted   co m p u ti n g   ch ar ac ter is tics .   Ad d itio n ally ,   R esNet - 1 0 1   en h an ce s   m u ltis ca le  d etec tio n   ac cu r ac y   f o r   a  r a n g e   o f   d is ea s es  an d   p ests   b y   s u b s titu tin g   v is u al  g e o m etr y   g r o u p - 1 6   ( VGG - 16 )   in   th e   co n v o lu tio n al   lay er .   T o   in c r ea s e  th e  d etec tio n   ac cu r ac y   o f   m aize   d is ea s es,   I r ian to   an d   Fin d ley   [ 1 4 ]   p r o p o s ed   a  tech n i q u e  f o r   c o r n   leaf   d is ea s e  d iag n o s is   u tili zin g   f u zz y   c - m ea n s   ( F C M)   an d   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   alg o r ith m s .   T h e  g r ay   lev el     co - o cc u r r en ce   m atr i x   was  u s ed   to   ex tr ac t  tex tu r e  in f o r m atio n   f r o m   illn ess   p ictu r es.  T h e  L STM   alg o r ith m   was  th en   u s ed   to   class if y   th ese   t ex tu r e  p r o p er ties .   T h e  ac cu r ac y   r atin g   o b tain ed   b y   u s in g   th is   s tr ateg y   was   8 0 . 2 4 %.   C h an g   et  a l.   [ 1 5 ]   c r e ated   an   ed g e  f ea tu r e  g u id an ce   ( E FG)   m o d u le  to   e n h an ce   th e  m o d el' s   ab ilit y   to   ex tr ac t  lo ca l  ed g e   f ea tu r es  in   o r d e r   to   g et  o v e r   th e  c h allen g es  p r esen ted   b y   c o m p lex   p lan t  d is ea s e  ch ar ac ter is tics   an d   s p ar s e  d at asets .   T h e  o v er all  p er f o r m an ce   o f   t h e  m o d el  m ay   b e   im p r o v ed   b y   in clu d i n g   m u ltis ca le  f ea tu r es  an d   e d g e   in f o r m atio n   b y   in teg r atin g   th e  E FG  m o d u le   in to   v is io n   tr an s f o r m er s   lik e     ViT   an d   Swin .   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       A d a p tive  mu lti - s ca le  co n v o lu ti o n a l n etw o r k  fo r   p la n t le a f d is ea s e  d etec tio n   a n d   … ( Teja s h w in i C.  Ga d a g )   2959   Paca l  et  a l.   [ 1 6 ]   th e   d iag n o s is   o f   p lan t  d is ea s es  h as  b ee n   tr an s f o r m ed   b y   r ec e n t  ad v a n c es  in   DL ,  wh ich   h av e   also   in tr o d u ce d   n ew  m eth o d s   f o r   a   v ar iety   o f   cr o p s ,   in clu d in g   m aize ,   p o tato es,  to m ato es,  s u g ar ca n e,   a n d   g r o u n d n u ts .   Acc o r d in g   to   r esear ch ,   AI - p o wer ed   m o d els  ca n   ef f ec tiv el y   ad d r ess   s ig n if ican t  ag r icu ltu r al  is s u es  in clu d in g   th e  p r o m p t  a n d   p r ec is e  id en t if icatio n   o f   d is ea s es.  A  th o r o u g h   ass ess m en t  o f   m o r e  th an   1 6 0   s tu d ies  o n   DL - b ased   p lan t  d is ea s e  d etec tio n   h ig h lig h ted   th e  n ee d   o f   d iv er s e,   h ig h - q u ality   d atasets   in   d ev elo p i n g   r eliab le  m o d els  t h at  ca n   d etec t  d is ea s es  ea r ly .   W ith   th is   m eth o d ,   f a r m e r s   a n d   ag r i cu lt u r al   e x p e r ts   m a y   e m p l o y   q u i ck   a n d   ef f i cie n t   m a n a g e m e n t   s tr ate g i es.   R ea l - ti m e   d is e ase   d e tec ti o n   s y s te m s   b as ed   o n   m o b il e   d e v i ce s   h a v e   em er g ed   as   p r o m is i n g   al te r n ati v es,   p a r t i cu l a r l y   f o r   m aiz e.     Kh a n   et   a l.   [ 1 7 ]   d em o n s tr ated   h o w  t o   in te g r ate  o b ject  r ec o g n itio n   an d   tr a n s f er   lear n in g   m eth o d s   to   d ev elo p   a   s y s tem   th at  ef f ec tiv ely   d etec ts   d is ea s es  in   m aize   leav es.  T h e s e  in s tr u m en ts   en h an ce   d is ea s e  m an ag e m en t  a n d   ex p ed ite  f ield   d ec is io n - m ak in g   b y   p r o v id i n g   f ar m er s   with   in s tan t  f ee d b ac k .   T h e  co m b in a tio n   o f   AI   an d   th e   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   h a v e   s ig n if ican tly   alter e d   lar g e - s ca le  ag r icu ltu r al   s u r v eillan ce .   Dr o n es  eq u ip p ed   with   ad v an ce d   im ag in g   tech n o lo g y   an d   AI   m i g h t  s wif tly   an d   p r ec is ely   id en tify   d is ea s es  o v er   v ast  ag r ic u ltu r al   ar ea s ,   o p tim izin g   r eso u r ce   u til izatio n   an d   r e d u cin g   cr o p   lo s s es.   Su g ar ca n e   illn ess es  ar e  b ein g   m an a g ed   with   th e   u s e   o f   ad v a n ce d   AI   tech n o lo g y .   Mu s s a   [ 1 8 ]   d escr ib ed   a  tech n iq u e  th at  em p lo y s   m u ltis p ec tr al  s atellite  i m ag er y   an d   AI   to   d etec t  r ato o n   s tu n tin g   d is ea s e  in   s u g ar ca n e.   T h is   s atellite - b ased   m eth o d   f ac ilit ates  th e  ea r ly   d etec tio n   o f   d is ea s e  h o ts p o ts   o n   b ig   p lan tatio n s   b y   p er m itti n g   tar g eted   tr ea tm e n t s   an d   s to p p i n g   t h e  s p r ea d   o f   d is ea s es.  Fu r th er m o r e,   ad v an ce m en ts   in   AI   f r am ewo r k s   ar e  m ak in g   it  s i m p ler   to   id en tify   d is ea s es  in   cr o p s   lik e  p o tato es  an d   to m ato es.  R esear ch er s   ar e  em p lo y in g   ML  an d   DL   m o d els  to   d etec t  ag r icu ltu r al  illn e s s es  in   o r d er   to   s o lv e   s ig n if i ca n t  is s u es  s u ch   as   v ar y in g   clim atic  c o n d itio n s   an d   d iv e r s e  d is ea s e  p r ese n tatio n s .   T h e   co m b in atio n   o f   c u ttin g - ed g e  AI   tech n o lo g y   with   p r ac tical  ap p l icatio n s   h ig h lig h ts   th e  p o ten ti al  o f   th ese  to o ls   to   tr an s f o r m   m o d er n   a g r icu ltu r e .   As  AI - p o wer ed   s y s tem s   ad v a n ce ,   th ey   m ig h t  e n h an ce   f o o d   s ec u r ity ,   d is ea s e  p r ev en tio n ,   a n d   cr o p   m o n ito r in g ,   f ac ilit atin g   wid esp r ea d   ad o p ti o n   o f   m o r e  r esil ien t  an d   s u s tai n ab le  ag r icu ltu r al  p r ac tices.  T h is   s tu d y   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ]   p r o p o s es  a  n o v el  lig h tweig h t   d ee p   C NN  m o d el  to   lear n   h ig h - lev el  h id d en   f ea tu r e  r ep r esen tatio n s .   L o ca l  tex tu r e  in f o r m atio n   is   ex tr ac t ed   f r o m   p la n t  leaf   im a g es  u s in g   d ee p   f ea t u r es  an d   co n v en t io n ally   co n s tr u cted   lo ca l  b in ar y   p atter n   ( L B P)  f ea tu r es.  T h r ee   o p e n ly   ac ce s s ib le  d atasets   ap p le  leaf ,   to m ato   leaf ,   an d   g r ap e  leaf   ar e  u s ed   to   tr ain   a n d   ass ess   t h e  p r o p o s ed   m o d el.   T h e  p r o p o s ed   tech n iq u e  ac h iev es  v alid atio n   ac cu r ac ies  o f   9 9 %,  9 6 . 6 %,   an d   9 8 . 5 %  a n d   test   ac cu r ac ies  o f   9 8 . 8 %,   9 6 . 5 %,  a n d   9 8 . 3 %  ac r o s s   th e  th r ee   d atasets .     Pajan y   et  a l.   [ 2 1 ]   p r o p o s ed   m o d el  en s em b le  m eth o d   f o r   ac c u r ately   id en tif y in g   an d   class if y in g   p la n t  d is ea s es   b ased   o n   f ield   p ictu r es.  T h e  s eg m en t  an y th i n g   m o d el  ( SAM)   allo ws  f o r   th e  r ec o g n itio n   an d   d elin ea tio n   o f   an y   d is ce r n ib le  item   in s id e  an   im ag e.   T h e   h ig h lig h ted   co m p o n en ts   ar e   th en   ex tr ac te d   f r o m   th e  o r ig in al   im ag e   u s in g   im ag e  p r o ce s s in g   tech n i q u es.  T h e  f u lly   co n v o lu tio n al  d ata  d escr ip tio n   ( FC DD)   is   an   ex p lain a b le  d ee p   one - class   class if icatio n   m o d el  f o r   an o m aly   d etec tio n .   I t  aid s   in   d if f er en tiatin g   b etwe en   b ac k g r o u n d   o b jects  an d   ac tu al   leaf   th i n g s .   Fin all y ,   a  ca te g o r izatio n   m o d el  cr e ated   b y   Plan tv illag e  is   u s ed   t o   in f er   co n clu s io n s   f r o m   th e  s elec ted   leav es.   T aji  et  a l.  [ 2 2 ]   r ec o m m en d s   u tili zi n g   u n m an n e d   ae r ial  v eh icle  ( UAV) - b ased   r em o te  s en s in g   d ata  in   co m b in atio n   with   o p tim al  f u zz y   d ee p   n eu r al  n etwo r k s - b ased   p lan t  d is e ase  d etec tio n   an d   class if icatio n   ( OFDNN - PDD C )   to   id en tif y   a n d   ca teg o r ize   p lan t  illn ess es.  T h e  OFDNN - PDDC   m eth o d   m ay   b e  u s ed   to   e f f icien tly   id en tif y   an d   class if y   a  r an g e  o f   p lan t d i s ea s es.    T h e  h y b r id   f r am ewo r k   em p lo y ed   in   th is   s tu d y   is   b ased   o n   a  h y b r id   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u e  th a t   in co r p o r ates  an   en s em b le  f ea tu r es  en g in ee r in g   p h ase  th at  f o cu s es  o n   tex tu r e  f ea tu r es  to g eth er   with   two   d is tin ct  f o r m s   o f   d ee p   f ea tu r e  ex tr ac tio n   [ 2 3 ] .  T h e  L B P  ch ar ac ter is tics   ar e  in teg r ated   with   th e  C NN  q u alitie s .   T h r ee   d is tin ct  m eta - h e u r is tic  alg o r ith m s   th e  b in ar y   d r ag o n f ly   alg o r ith m   ( B DA) ,   th e  an t  c o lo n y   o p tim izatio n   ( AC O)   tech n iq u e,   an d   th e   m o t h   f lam e   o p tim izatio n   ( MFO)   m eth o d   ar e  u s ed   to   o p tim ize  t h e  en s em b le   f ea tu r e   v ec to r .   Mo d er n   ML   m eth o d s   ar e  u s ed   to   class if y   th e  en h an ce d   f ea tu r e  v ec to r .       3.   M E T H O D   AM S - C o n v Net  en h an ce s   th e  s u p er io r   f ea tu r e  ex tr ac ti o n   ca p ab ilit ies  an d   r ed u ce d   tr ain in g   r eq u ir em e n ts .   I t  p er f o r m s   b et ter   th an   th e  b u lk   o f   tr a d itio n al  C NN  m o d els  as  well  as  a  f ew  o f   t r a n s f o r m er   m o d els.  T h e  AM S - C o n v Net  i s   m ad e  u p   o f   a  f ea tu r e  e x tr ac ti o n   lay er   at  th e  h ea d ,   a  f ea tu r e  class if icatio n   lay er   at  th e  en d ,   an d   f o u r   AM S - C o n v Net  b l o ck s   o f   v ar y in g   s izes  in   th e  ce n te r .   T h e  in tr a - lay er   ar c h itectu r e  an d   s tack in g   tech n iq u e  o f   AM S - C o n v Net  ar e  d if f er e n t  f r o m   th o s e  o f   th e  g en e r al  ar ch it ec tu r e.   Am o n g   th e   m o d if icatio n s   ar e  th e   f o llo wi n g :  i n   ea ch   o f   th e  f o u r   s tag e s ,   th r ee ,   f o u r ,   s ix ,   an d   th r ee   b lo ck s   ar e  s tack ed ,   r esu ltin g   in   a  r atio   o f   ar o u n d   1 :1 :2 :1 .   AM S - C o n v Net  em p l o y s   a  b lo c k   s tack in g   r atio   o f   1 :1 :3 :1   an d   m o d if ies  th e  s tack in g   to   3 ,   3 ,   9 ,   an d   3 ,   d r awin g   in s p ir atio n   f r o m   th e  t r a n s f o r m er   id ea .   AM S - C o n v Net  p er f o r m s   th e  p atch if y   p r o ce s s   in   p ar allel,   s u b s titu tin g   a  4 × 4   co n v o l u tio n al  k er n el   s ize  an d   a  s tr id e   o f   4   f o r   t h e  s tem .   Dim en s io n ality   ex p an s io n   f o llo ws  d im en s io n alit y   r ed u ctio n   in   th e   b o ttlen ec k   d esig n   o f   C NN,   an d   f ea tu r e  ex tr ac tio n   f o llo ws.  Usi n g   an   in v er ted   b o ttlen e ck ,   AM S - C o n v Net  p er f o r m s   f ea tu r e  ex tr ac tio n   f ir s t,  f o llo wed   b y   d im en s io n ality   r ed u ctio n   an d   d im e n s io n ality   in cr ea s 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.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 9 5 6 - 2 9 6 9   2960   A   d ep th - s ep ar ab le  co n v o l u tio n   is   also   em p lo y ed ,   wh ich   is   co m p ar ab le  to   t h e  tr an s f o r m e r ' s   s elf - atten tio n   an d   th e  ac tiv atio n   f u n ctio n   is   em p lo y ed   in f r eq u en tly .   I n   th e  n o r m alizin g   lay er ,   lay er   n o r m aliz atio n   h as  tak e n   th e   r o le  o f   b atch   n o r m aliza tio n ,   a n d   th e  f r eq u en cy   o f   n o r m aliz atio n   ap p licatio n s   h as  d ec r ea s ed .   AM S - C o n v Net  in co r p o r ates a   d o wn s am p lin g   lay er   with   lay er   n o r m aliza tio n   an d   a  co n v o lu tio n   o p er atio n   with   a  k er n el  s ize  o f   2   an d   a  s tr id e  o f   2   at  th e   s am e  tim e.   AM S - C o n v Net  em p lo y s   a  7 × 7   co n v o l u tio n   k er n el  r ath er   th an   t h e     3 × 3   co n v o lu tio n   k er n el.     3 . 1 .     Arc hite ct ure   T h e  b ac k g r o u n d   o f   th e   p lan t   d is ea s e  d ataset  is   co m p lex ,   an d   ch ar ac te r is tics   lik e  tin y ,   d is p er s ed   d is ea s e  s p o t  p atch es  m ak e  d is ea s e  class if icatio n   m o r e  ch alle n g in g .   T o   ad d r ess   th e,   th is   s tu d y   s u g g ests   a  h ig h - p er f o r m an ce   p lan t  d is ea s e  class if icatio n   n etwo r k   th at  m a k e s   u s e  o f   an   im p r o v ed   AM S - C o n v Net  a r ch itectu r e.   T h e  au g m en te d   co n v o lu tio n al  b lo ck   atten tio n   m o d u le  is   f ir s t  in clu d ed   af ter   th e  s ec o n d   1 × 1   co n v o l u tio n   o f   th e   AM S - C o n v Net  b lo ck   an d   at  th e  co n clu s io n   o f   ea ch   s tag e  in   o r d er   to   im p r o v e  th e  n etw o r k ' s   em p h asis   o n   d is ea s ed   s p o t  in f o r m atio n   an d   less en   th e  in f lu en ce   o f   u n r el ated   elem en ts .   Seco n d ,   to   im p r o v e   th e   n etwo r k 's   ca p ac ity   to   ex tr ac t  f ea tu r e  in f o r m atio n   r elate d   to   illn ess es   o f   v ar ied   s izes.  I n   th e  e n d ,   th e  AM S - C o n v Net  b lo ck   m o d el' s   r ep etitio n   co u n t  is   d ec r ea s ed   in   o r d er   to   lo wer   th e  m o d el' s   co m p lex ity .   Fig u r e  1   s h o ws  th e  AM S - C o n v Net  an d   F ig u r e  2   s h o ws th e  p r o p o s ed   m o d el.               Fig u r e  1 .   AM S - C o n v Net   Fig u r e  2 .   Pro p o s ed   m o d el       3 . 2 .     M ulti - do m a in a t t ent io n  f ra m ewo r k   MD AF  is   an   atten tio n   m o d u le   co n s is tin g   o f   s p atial  a n d   ch an n el  m ec h a n is m s .   T h e   atten tio n   is   lev ied   o n   ch an n el  in f o r m atio n   with i n   th e  p o s itio n   tar g et  in f o r m ati o n ;   th is   is   em b ed d ed   with in   t h e  C NN  w ith   ad d ed   co m p u tatio n .   T h e  ch an n el  atte n tio n   m o d u le  p er f o r m s   in f o r m atio n   co m b in atio n   th r o u g h   av er ag e  m ax   p o o lin g   o p er atio n s ,   th en   f o r wa r d s   it  t o   a  s h a r ed   n etwo r k ,   wh ic h   cr ea tes  a  ch an n el  atten tio n   m a p   b y   co m b in in g   th e   in p u t  f ea t u r e  m ap s   an d   c o m p r ess in g   th eir   s p atial  d im e n s io n s ,   h o wev er   lik e   th is   th e   ch an n el  atten tio n   m o d el   is   ev alu ated .   I n   ( 1 )     d en o tes  th e  in p u t  f ea tu r e  m ap ,     d en o tes  th e  ac tiv atio n   f u n ctio n ,   m u ltil ay er   p er ce p tr o n s   ( ML P)  d ep icts   m u ltil ay er   p er ce p tr o n ,       is   th e  av er ag e  p o o lin g   o p er atio n ,       is   th e  m ax im u m   p o o lin g   o p er atio n ,   0  ∗ , 1  ∗ .    an d     u p o n   co m p r ess io n   o f   s p atial  f ea tu r e  m ap   b y   g l o b al  m ax   p o o l a n d   g lo b al  a v er ag e  p o o l.     ( ) = (  (   ( ) ) +  (   ( ) ) )     ( 1 ( ( ) ) + 1 ( ( ) )   ( 1 )     T h e  s p atial  atten tio n   m o d u le  co n s id er s   th e  im p o r tan ce   o f   p ix els  at  d if f e r en t  lo ca ti o n s   i n   th e  s am e   ch an n el,   c o m p r ess es  th e  ch a n n el,   an d   p er f o r m s   a v er ag e   p o o lin g   an d   m ax im u m   p o o li n g   in   t h e  ch a n n el  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       A d a p tive  mu lti - s ca le  co n v o lu ti o n a l n etw o r k  fo r   p la n t le a f d is ea s e  d etec tio n   a n d   … ( Teja s h w in i C.  Ga d a g )   2961   d im en s io n   to   co n ce n tr ate  th e  in f o r m atio n   at  th e   s p atial  lo ca tio n s   o f   im p o r tan t  f ea tu r es.  T h e  s p atial  atten tio n   m o d u le  is   ca lcu lated   as  ( 2 ) .     ( ) = ( ℎ 7 ∗ 7 ( [   ( ) ,   ( ) ] ) )     ( ℎ 7 ∗ 7 ( [ , ] ) ) )   ( 2 )     I n   ( 2 )     d en o tes  th e   f ea tu r e   m a p ,   as  a  r esu lt  o f   th e   s p atial  atten tio n   m o d u le,     is   th e  in p u t  f e atu r e  m ap ,     is   th e  s ig m o id   f u n ctio n ,   ℎ 7 ∗ 7   d ep icts   th e  co n v o l u tio n   o p er atio n   an d   co n v o lu tio n al  k e r n el  o f   s iz e  7 ,       d ep icts   th e  p o o lin g   o p e r atio n   an d         d ep icts   th e  m ax im u m   p o o lin g   o p e r atio n .   T h e  MD AF   ch an n el   atten tio n   m o d u le  a n d   th e   s p a tial  atten tio n   m o d u le  ar e   s er ially   co n n ec te d .   C h an n el  atte n tio n   is   ca r r ie d   o u t  p r io r   t o   th e   ap p licatio n   o f   s p atial  atten tio n .   T h e   latter ' s   in p u t  co m es  f r o m   th e  p r ev io u s ly   alter ed   f e atu r es,   wh ich   will  af f ec t   h o w   s p atial  f ea tu r es  a r e  lear n ed   a n d   m ig h t  ca u s e   th e  atten tio n   m o d u le  t o   f u n ctio n   er r atica lly .   ML P  ar e  u s ed   in   t an d em   to   r e d u ce   th e  d im en s io n ality   o f   ch a n n el  atten tio n ,   wh ich   r esu lts   in   a  lo s s   o f   f ea tu r es  an d   an   in c r ea s e  in   th e  n u m b er   o f   p ar am eter s .   B y   s witch in g   f r o m   a   s er ial  co n n ec tio n   to   a  p a r allel  co n n ec tio n ,   th is   s tu d y   ad d r e s s es  th e  d if f icu lties   f o u n d   a n d   en h an ce s   MD AF .   T h is   e n s u r es  th at  ch an n el  atten tio n   an d   s p atial  atten tio n   in p u ts   co m e   f r o m   th e   s am e  s o u r ce ,   c o n tin u e   to   b e  n o n - in ter f er in g ,   a n d   p r o v id e   b etter   f ea tu r e   weig h t   in f o r m at io n .   T o   in cr e ase  th e  m o d el' s   cr o s s - ch an n el  in te r ac tio n   ca p ab ilit ies,  s im p lify   th e  alg o r ith m ,   im p r o v e  in f o r m ati o n   s h ar in g   ac r o s s   ch an n els,  a n d   r ed u ce   f ea t u r e  d eg r ad atio n ,   a  o n e - d im en s io n al   co n v o l u tio n   o p er atio n   s im u lta n eo u s ly   s er v es a s   th e  p er c ep tr o n   lay er .   T h e  f e at u r e   e x t r ac ti o n   p r o ce d u r e  s u cc ess f u ll y   r es o l v es   t h e   i n te r f e r e n c e   p r o b le m s   b r o u g h t   o n   b y   t h e  n et wo r k ' s   i n t r i ca t e   n at u r al   en v i r o n m e n t   b y   all o w in g   t h e  n etw o r k   t o   c o n c e n tr at e  o n   l esi o n   ch ar ac t er is tics   v i a   t h e   atte n t io n   m ec h a n is m .   A n   i m p r o v e d   M DAF   att en ti o n   m o d u le   th at   is   i n cl u d e d   i n t o   th e  A MS - C o n v Ne t  m o d el  is   s h o wn   in   t h is   w o r k .   F o c u s i n g   o n   t h e  e x t r ac ti o n   o f   v is u al   d ata ,   all o ca t in g   w ei g h ts   b etw ee n   s ic k   p at ch es   a n d   b a ck g r o u n d   i n f o r m ati o n   o p ti m al ly ,   a n d   e n h a n c i n g   a d a p ta tio n   t o   a  v a r ie ty   o f   c o n te x ts   ar e  al l  c r u ci al  f o r   im p r o v i n g   n e tw o r k   i d e n ti f i ca t i o n   ac c u r a cy .   T h e   n u m b e r   o f   m o d el   p a r a m et er s   s t ay s   r o u g h l y   co n s t an t.     3 . 3 .     Ada ptiv e  s ca le  f us io n m o du le   T h is   m o d u le  in cr ea s es  th e  n etwo r k   wid th   u p o n   r ep lacin g   th e  s p ar s e  an d   d en s e  s tr u ctu r es  th at   en h an ce s   n etwo r k   p er f o r m a n ce   b y   v o id in g   c o m p u tatio n al  tim e.   T h e  in p u t  f u r th e r   ex tr a cts  v ar io u s   f ea tu r es  th r o u g h   v a r io u s   s izes  o f   co n v o lu tio n al  k e r n els  in   th e  a d jace n t  b r an c h es;   th e  f o u r   b r an ch es   ar e  th en   s p liced   in   ch an n el   d im en s io n   an d   is   f u r t h er   f u s ed   with   th e   f ea tu r e   m a tr ix   is   g iv e n   as   o u tp u t.  T h e   m o d el' s   s ize  m ay   b e   d ec r ea s ed   an d   th e  co m p u tatio n al  co m p lex ity   d ec r ea s ed   v ia  d ep th wis e  s ep ar ab le  co n v o lu tio n ,   wh ich   in clu d es   d ep th wis e  an d   p o in t - wis e  co n v o lu tio n .   Ass u m e  th at  th e   in p u t  f ea tu r e   m atr ix ' s   wid th   an d   h eig h t  co r r esp o n d   to   th e  co n v o lu tio n   k er n el' s   s ize,   th at  th e   in p u t  f e atu r e   m atr ix ' s   n u m b er   o f   c h an n els  is   ,   an d   th at   th e  o u tp u t   m atr ix ' s   n u m b er   o f   ch an n els is   .   I n   ( 3 )   d en o tes  th e  am o u n t  o f   c o n v o lu ti o n al  co m p u tatio n ,   ( 4 )   is   a  s ep ar ab le   co n v o lu tio n   c o m p u tatio n .   in   th e  ( 5 )   r ep r esen ts   s ep ar ate  co n v o l u tio n   t h at  s av es  m o r e  p ar am eter s   in   co m p ar is o n   wit h   th e   co n v en tio n al   co n v o l u tio n al  co m p u tatio n .   T h e  ASFM   s tr u ctu r e  im p lem en ted   in   th is   s tu d y   is   f o u n d ed   o n   d e p th wis e  s ep ar ab le  co n v o lu tio n   an d   t h e  I n ce p tio n   ar ch itectu r e .   I n iti ally ,   th e  1 ×1   an d   3 ×3   o r d in a r y   co n v o lu tio n s   in   I n ce p tio n   ar e   s u b s titu ted   with   a  3 ×3   d e p th wis e  co n v o lu tio n   an d   a   1 × 1   p o in t - wis e  co n v o lu tio n .   Su b s eq u en tly ,   a  5 ×5   co n v o lu tio n   is   r ep lace d   b y   two   3 ×3   co n v o l u tio n s .   L astl y ,   m u ltip le  s m all - k er n el  co n v o lu tio n   o p er atio n s   ca n   in tr o d u ce   in c r ea s ed   n o n lin ea r ities   wh ile  m ain tain in g   th e   s am e  r ec ep tiv e  f ield   with   r ed u ce d   co m p u tatio n al  r eq u ir em e n ts .   T h e  m o d el  en c o u n ter s   ch allen g es  in   ex tr ac ti n g   lesi o n   ch ar ac ter is tics   with i n   a  co m p lex   n at u r al   en v ir o n m en t,  wh ic h   af f ec ts   r ec o g n itio n   ac cu r ac y .   E n h an cin g   th e  p r o ce s s   is   ch allen g in g ;  h o wev e r ,   it  is   eq u ally   d if f icu lt  to   im p r o v e  t h e  ex tr ac tio n   o f   d is ea s e  in f o r m atio n   u s in g   o n l y   a  s in g le  co n v o lu ti o n al  k er n el  s ize  is   u tili ze d   d u e   to   th e   v ar iab ilit y   in   s ize  a n d   s h ap e   o f   t h e  d is ea s e  s p o ts .   T h is   s tu d y   r ep r esen ts   a  ASFM   m o d u le  d esig n e d   to   ex tr ac t  d e ep er   ch ar ac ter is tics   o f   illn ess   p ictu r es.  T h e  p er f o r m an ce   o f   th e  AM S - C o n v Net   n etwo r k   ca n   b e  im p r o v e d   th r o u g h   th e  in te g r atio n   o f   th e  ASFM   m o d u le,   wh ich   f ac ilit ates  th e  ex tr ac tio n   o f   d iv er s e  s ca les  o f   illn es s   s p o t  in f o r m atio n .   Fig u r e  3   s h o ws  th e  h ier ar ch ical  f ea tu r e  ag g r eg atio n   m o d u le  ( HFAM)   m o d el.     ∗ ∗ ∗ ∗ ∗   ( 3 )     ∗ ∗ ∗ ∗ + ∗ ∗ ∗   ( 4 )     ( ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ) / ( ∗ ∗ ∗ ∗ + ∗ ∗ ∗ )     = 1 + 1 ∗ = 1 + 1 9   ( 5 )       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.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 9 5 6 - 2 9 6 9   2962   3 . 4 .     P re - t ra ined k no wledg e  a da pta t io n   T h e  m o d el  is   v u ln er ab le  to   is s u es  l ik e  o v er f itti n g   an d   p o o r   g en er aliza tio n   ab ilit y   in   t h e  f ield   o f   d is ea s e  r ec o g n itio n   s in ce   it  is   ch allen g in g   to   g at h er   f u r th er   citr u s   d is ea s e  leaf   d ata.   A  te ch n iq u e  f o r   m o v in g   p r e - tr ain in g   weig h ts   f r o m   th e  s o u r ce   d o m ain   t o   th e   tar g et  d o m ain   is   ca lled   PTKA ,   a n d   it  ca n   h elp   with   s m all  s am p le  is s u es   an d   en h an ce   n e two r k   p er f o r m an ce .   Usu ally ,   a  s izab le  d ataset   is   u tili ze d   as   th e  s o u r ce   d o m ain   to   f ir s t  tr ain   th e   m o d el.   A   d at a  co llectio n   th at  y o u   wis h   to   a p p ly   t o   a   lim ited   n u m b er   o f   s am p les  is   k n o wn   as   th e  tar g et  d o m ain .   I m a g eNe t  is   th e  b ig g est  im ag e   r ec o g n i tio n   d atab ase  a n d   is   f r eq u en t ly   u s ed   f o r   p ictu r e   ca teg o r izatio n ,   d etec tio n ,   an d   p lace m en t.  T o   p r e - tr ain   th e  m o d el  in   th is   s tu d y ,   th e  I m ag eN et  d ata  s et  wa s   u s ed   as  th e  s o u r ce   d o m ain .   T h e n ,   a m o n g   f r ee zin g   a n d   f in e - t u n in g   tech n i q u es,  t h e  PTKA   a p p r o ac h   a p p r o p r iate  f o r   d iag n o s in g   p lan t  d is ea s e  d ataset  was  u s ed .   Fre ez in g   is   t h e  p r o ce s s   o f   s ettin g   th e   weig h ts   in   th e  s o u r ce   d o m ain ' s   n etwo r k   m o d el,   f r e ez in g   all  o f   th e  n etwo r k ' s   co n v o lu tio n al  lay er s ,   an d   o n ly   m o d if y in g   th e  f u lly   co n n ec ted   o n es.  Fin e - tu n in g   is   th e  p r o ce s s   o f   k ee p in g   s o m e  o f   th e  n etwo r k ' s   co n v o lu tio n al  an d   f u lly   co n n ec ted   la y er s   f o r   ad d itio n al  tr ain in g   an d   f in e - tu n in g   wh ile  f r ee zin g   s o m e   o f   t h e  n etw o r k ' s   co n v o lu tio n al  lay er s .   Fig u r e  4   s h o ws th e  PTKA   m ec h an is m .           Fig u r e  3 .   HFAM  m o d el           Fig u r e  4 .   PTKA   m ec h a n is m   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       A d a p tive  mu lti - s ca le  co n v o lu ti o n a l n etw o r k  fo r   p la n t le a f d is ea s e  d etec tio n   a n d   … ( Teja s h w in i C.  Ga d a g )   2963   4.   RE SU L T S  AND   D I SCU SS I O N   T h e  p er f o r m a n ce   e v alu atio n   r ev ea ls   th at  m o d els  ac h iev e   v ar y in g   lev els  o f   ef f ec tiv e n e s s   ac r o s s   d if f er en t  d atasets ,   with   m etr ics  s u ch   as  p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   an d   ac cu r ac y   r ef lectin g   th e  co m p lex ity   o f   th e  task s .   Data s ets  lik e  s u g ar ca n e  leaf   d is ea s e   s h o w  r elativ ely   lo wer   p e r f o r m an ce ,   in d i ca tin g   ch allen g es  i n   ac cu r ate  d etec tio n ,   wh ile  b et ter   r esu lts   ar e  o b s er v ed   f o r   co r n ,   p o tato ,   an d   g r o u n d n u t  d atasets .   Ad v an ce d   ar ch itectu r es  lik e  Mo b ileNetV2   an d   E f f icien tNetB 5   d em o n s tr ate  s tr o n g   p er f o r m an ce ,   s h o wca s in g   th e  b en ef its   o f   m o d er n   d esig n s .     4 . 1 .     Da t a s et   det a ils   T h e  d etails o f   th e  d atasets   u s ed   in   th is   s tu d y   ar e   p r esen ted   as   f o llo ws:   i)   Gr o u n d n u t  d ataset  [ 2 3 ] :  t h e   d ataset  u s ed   f o r   th is   r esear ch   i n clu d es  d ig ital  im ag es  o f   g r o u n d n u t  leav es  ca p tu r ed   u n d er   v ar y i n g   wea t h er   co n d itio n s   an d   d iv er s e  lig h tin g   en v ir o n m en ts   in   th e  k o p p al  ar ea   o f   Kar n atak a ,   I n d ia.   I t   co n s is ts   o f   a  t o tal  o f   1 0 , 3 6 1   i m ag es,  wh ich   h av e   b ee n   d iv id ed   in to   s ep ar ate  tr ain in g   an d   test   s ets.  T h e  test   d ataset,   o n   th e  o t h er   h an d ,   co n s is ts   o f   2 , 4 5 1   p h o to s ,   with   ea c h   cl ass   in clu d in g ,   d ep en d i n g   o n   th e  ca teg o r y ,   4 0 9   o r   4 0 5   im a g es.   ii)   Su g ar ca n e  leaf   d is ea s e  d ataset  [ 2 4 ] :  t h e  s u g a r ca n e  leaf   d is ea s e  d ataset  co m p r is es  2 , 5 6 7   im ag es   d is tr ib u ted   ac r o s s   f iv e  d is tin ct  class es:  h ea lth y ,  m o s aic ,  r ed   r o t ,  r u s t ,   an d   y ello w .   T h is   d ataset  is   d esig n ed   to   ca p t u r e  a   wid e  v ar iety   o f   v is u al  f ea tu r es   ass o ciate d   with   th ese  co n d itio n s ,   o f f e r in g   a   co m p r eh e n s iv e  r eso u r ce   f o r   t h e  d e v elo p m e n t  o f   ML   m o d els  f o r   d is ea s e  class if icatio n .   T h e  in clu s io n   o f   d iv er s e  d is ea s e  ty p es  en s u r es  r o b u s t  tr ai n in g   an d   test in g   ca p ab ilit ies  f o r   al g o r ith m s   tar g e tin g   s u g ar ca n e   leaf   h ea lth .   iii)   C o r n   ( o r   m aize )  leaf   d is ea s e  d ataset  [ 2 5 ] :  t h e  c o r n   ( o r   m aize )  leaf   d is ea s e  d ataset  co n tain s   4 , 1 8 8   im ag es  ca teg o r ized   in to   f o u r   g r o u p s :  co m m o n   r u s t ,  g r ay   leaf   s p o t ,  b lig h t ,   an d   h ea lth y .   T h is   d ata s et  p r o v id es  a  r ich   an d   d iv er s e  s et  o f   v is u al   p atter n s   f o r   d is ea s e  an d   h ea lth y   leaf   id e n tific atio n .   I t p lay s   a  c r itical  r o le  in   ad v an cin g   p r ec is io n   ag r icu ltu r e,   en ab lin g   th e  d e v elo p m e n t   o f   ac cu r ate  an d   ef f icien t  m o d els  f o r   ea r ly   d is ea s e  d etec tio n   an d   ef f ec tiv e   cr o p   m a n ag em e n t in   m aize   f a r m in g .   iv )   Po tato   leaf   d is ea s e  d ataset  [ 2 6 ] :  th e  p o tato   leaf   d is ea s e  d ataset  co n s is ts   o f   4 , 0 6 2   im ag es  class if ied   in to   th r ee   ca teg o r ies:   ea r ly   b lig h t ,  late  b lig h t ,   an d   h ea lth y .   I t  s er v es  as  a  v ital  to o l  f o r   s tu d y in g   th e  v is u al   d is tin ctio n s   b etwe en   d if f er en t  ty p es  o f   b lig h ts   an d   h ea lth y   p o tato   leav es.  T h is   d ataset  is   in s tr u m en tal  in   f ac ilit atin g   th e  d ev elo p m en t  o f   au t o m ated   d is ea s e  d etec tio n   s y s tem s ,   h elp in g   to   r ed u ce   cr o p   l o s s   an d   im p r o v e  p r o d u ctiv ity   in   p o tato   cu ltiv atio n .     4 . 2 .     M et rics c o m pa riso n   4 . 2 . 1 .   P re cisi o n   Pre cisi o n   m ea s u r es  th e  p r o p o r tio n   o f   c o r r ec tly   i d en tifie d   p o s itiv e  in s tan ce s   am o n g   al l  in s tan ce s   p r ed icted   as  p o s itiv e  b y   th e  m o d el.   I t  f o cu s es  o n   th e  ac c u r ac y   o f   p o s itiv e  p r e d ictio n s   an d   is   p ar ticu lar ly   im p o r tan t   in   s ce n ar i o s   wh er e   f alse  p o s itiv es  ca r r y   s ig n if ica n t  co n s eq u en ce s .   Fo r   ex a m p le ,   in   s p a m   d etec tio n ,   a  h ig h   p r ec is io n   m ea n s   th e  m o d el  ef f ec tiv ely   a v o id s   lab eli n g   leg itima te  em ails   as  s p am .   Pre cisi o n   p r o v id es  in s ig h t  in to   th e  r eliab ilit y   o f   th e  m o d el' s   p o s itiv e  p r ed ictio n s ,   in d icatin g   h o w  well  th e  m o d el  d is cr im in ates  b etwe en   r elev an t a n d   ir r ele v a n t p o s itiv e  class if icatio n s .     4 . 2 . 2 .   Rec a ll   R ec all,   also   k n o wn   as  s en s itiv ity   o r   th e  tr u e  p o s itiv e  r ate,   ev alu ates  th e  m o d el’ s   ab ilit y   to   co r r ec tl y   id en tify   all  ac t u al  p o s itiv e  in s tan ce s   in   th e  d ataset.   I t  m ea s u r es  h o w   well  th e  m o d el  ca p tu r es  p o s itiv e  ca s es   an d   is   cr u cial  in   ap p licatio n s   wh er e   m is s in g   a  p o s itiv e  in s tan ce   ca n   h av e   s ev er e   co n s eq u en ce s ,   s u ch   as  in   m ed ical  d iag n o s es  o r   f r au d   d etec tio n .   A  h ig h   r ec all  in d ica tes  th e  m o d el  s u cc ess f u lly   id en tifie s   m o s t  o f   th e   tr u e  p o s itiv es,  en s u r in g   th at  cr itical  ca s es a r e  n o t o v er lo o k ed ,   ev en   if   it in cl u d es so m e  ir r el ev an t p o s itiv es.     4 . 2 . 3 .   F1 - s co re   F1 - s co r e  is   th e   h a r m o n ic   m ea n   o f   p r ec is io n   a n d   r ec all,   p r o v id in g   a   b ala n ce d   ev alu atio n   o f   a  m o d el' s   p er f o r m an ce   wh e n   d ea lin g   wi th   im b alan ce d   d atasets .   I t  is   p ar ticu lar ly   u s ef u l  wh en   b o t h   f alse  p o s itiv es  an d   f alse  n eg ativ es  ca r r y   s ig n i f ican t  co n s eq u en ce s ,   a n d   a   b ala n c e  b etwe en   p r ec is io n   a n d   r ec all   is   n ee d e d .   A   h ig h   F1 - s co r e  in d icate s   th at  th e   m o d el  m ain tain s   a   g o o d   tr ad e - o f f ,   ca p tu r in g   m o s t  p o s itiv e  ca s e s   wh ile  m in im izin g   in co r r ec t  p r ed ictio n s .   T h is   m etr ic  is   id ea l  f o r   ap p licatio n s   lik e  m ed ical  d iag n o s es  o r   s p a m   d etec tio n ,   wh e r e   b o th   ty p es o f   er r o r s   m u s t b e  c ar ef u lly   m a n ag ed .     4 . 2 . 4 .   Acc ura cy   Acc u r ac y   is   th e  p r o p o r tio n   o f   co r r ec tly   p r ed icted   in s tan ce s   ( b o th   p o s itiv e  an d   n eg ativ e)   o u t  o f   th e   to tal  in s tan ce s   in   th e  d ataset .   I t  is   a  s tr aig h tf o r war d   a n d   wid ely   u s ed   m et r ic  th at  m e asu r es  th e  o v er all   ef f ec tiv en ess   o f   a  m o d el.   Ho wev er ,   it  ca n   b e  m is lead in g   in   im b alan ce d   d atasets   wh er e  o n e  class   s ig n if ican tly   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.  15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 26 :   2 9 5 6 - 2 9 6 9   2964   o u tweig h s   th e  o th er .   Fo r   ex a m p le,   in   a  d ataset  with   9 5 %  n eg ativ es,  a  m o d el  p r e d ictin g   a ll  n eg ativ es  ac h iev es  9 5 %  ac cu r ac y   b u t  f ails   to   id en tify   p o s itiv es.  T h u s ,   wh ile  ac c u r ac y   is   a  h elp f u l  m etr ic  f o r   b alan ce d   d atasets ,   it  is   o f ten   s u p p lem e n ted   b y   o th e r   m etr ics  lik e  p r ec is io n ,   r ec all ,   an d   F1 - s co r e  to   p r o v id e  a  m o r e  co m p r eh e n s iv e  ev alu atio n   o f   m o d el  p er f o r m a n ce .     4 . 3 .     G ro un dn ut  da t a s et   re s u lt s   T h e   T a b l e   1   a n d   F i g u r e   5   i l l u s tr a t e   t h e   p r e c is i o n   r a t es   ( % )   o f   v a r i o u s   m o d e l s   i n   a   c o m p a r a tiv e   a n a l y s is .   I t   s h o w s   t h at   t r a d i ti o n a l   m o d e l s   li k e   V G G 1 6   e x h i b i t   r el a t iv e l y   l o w e r   p r e c i s i o n   ( 8 5 . 8 6 3 % ) ,   w h i l e   a d v a n c ed   a r c h i t e c t u r es   l i k e   D e n s e N et 1 6 1 ,   E f f i c i e n t N e tB 5 ,   a n d   M o b i le N e t V 2   d e m o n s t r at e   i m p r o v e d   p e r f o r m a n c e ,   w i t h   M o b i l e N et V 2   a c h i e v i n g   9 3 . 8 5 2 % .   E f f i ci e n t N et B 5   s h o ws   s l ig h t l y   l es s   p r e c is i o n   ( 9 3 . 1 5 5 % )   t h a n   M o b i le N e tV 2 .   R e m a r k a b l y ,   t h e   c u s t o m   o r   e x p e r i m e n t a l   m o d el s   l a b e le d   E S  an d   P S   a c h i e v e   s i g n i f ic a n t   p r e cis i o n   i m p r o v e m e n ts ,   w i t h   E S   r ea c h i n g   9 7 . 3 6 5 %   a n d   P S  a c h i e v i n g   t h e  h i g h e s t  p r ec i s i o n   a t   9 8 . 3 4 % .   T h is   a n al y s is   s u g g e s ts   t h a t   w h i le  m o d e r n   D L   a r c h i t e c t u r e s   e n h a n c e   p e r f o r m a n c e ,   c u s t o m   m o d e l s   l i k e   PS   a n d   E S   o u t p e r f o r m   s t a n d a r d   p r e - t r a i n e d   m o d e l s ,   i n d i c at i n g   p o t e n t i al   o p t i m i z at i o n s   ta i l o r e d   t o   t h e   s p e cif i c   d a t a s e t   o r   t as k .       T ab le  1 .   Me tr ic  co m p ar is o n   o n   g r o u n d n u t d ataset   M o d e l   P r e c i s i o n   ( %)   R e c a l l   ( %)   F1 - s c o r e   ( %)   A c c u r a c y   ( %)   D e n seN e t 1 6 1   9 2 . 1 4 5   9 1 . 8 4   9 1 . 8 3   9 1 . 8 4   Ef f i c i e n t N e t   9 3 . 1 5 5   9 4 . 0 8 4   9 4 . 0 6 4   9 4 . 0 8 4   V G G 1 6   8 5 . 8 6 3   8 5 . 5 9 7   8 5 . 4 2 2   8 5 . 5 9 7   M o b i l e N e t V 2   9 3 . 8 5 2   9 3 . 7 9 8   9 5 . 5 8 8   9 3 . 7 9 8   I n c e p t i o n R e sN e t V 2   8 8 . 4 7 1   8 8 . 2 9   8 8 . 2 5 5   8 8 . 2 9   ES   9 7 . 3 6 5   9 7 . 7 5 6   9 7 . 2 2 5   9 7 . 2 2 5   PS   9 8 . 3 4   9 8 . 7 6   9 8 . 9 8   9 8 . 4 3           Fig u r e  5 .   Pre cisi o n   m et r ic  co m p ar is o n   o n   g r o u n d n u t  d ataset       T h e  Fig u r e  6   p r esen ts   th e  r ec all  ( %)  p er f o r m an ce   o f   v ar io u s   DL   m o d els.  Am o n g   th e  lis t ed   m o d els,  VGG1 6   d em o n s tr ates  th e  lo west  r ec all  at  8 5 . 5 9 7 %,  wh i le  n ewe r   ar ch itectu r es  lik e  I n ce p tio n R esNetV2   ( 8 8 . 2 9 %)  an d   Den s eNe t1 6 1   ( 9 1 . 8 4 %)   s h o w  in cr em e n tal  i m p r o v e m en ts .   Mo b ileNetV2   an d   E f f icie n tNetB 5   ac h iev e  n o tab le  r ec all  v alu e s   o f   9 3 . 7 9 8 %  an d   9 4 . 0 8 4 %,  r esp ec tiv ely ,   i n d icatin g   t h eir   ef f ec tiv e n ess   in   id en tify in g   tr u e   p o s itiv es.  T h e   cu s to m   m o d els  E S  an d   PS   s ig n if ican tly   o u tp e r f o r m   th e   s tan d ar d   ar ch itectu r es ,   with   E S  ac h iev in g   an   im p r ess iv e  9 7 . 7 5 6 %  r ec all  an d   PS   att ain in g   th e  h ig h est  r ec all  o f   9 8 . 7 6 %.  T h is   an aly s is   h ig h lig h ts   th e  ev o lu tio n   o f   m o d el  p er f o r m an ce   an d   u n d er s co r es  th e  s u p er io r   r ec al l  ac h iev ed   b y   th e   s p ec ialized   m o d els,  s u g g esti n g   th eir   ad a p tatio n   to   s p ec if ic  d ataset  ch ar ac ter is tics   o r   task   r eq u ir em en ts .   T h e  Fig u r e   7   s h o wca s es  th e   F1 - s co r e   p er f o r m an ce   o f   v a r io u s   DL   m o d els.  T h e  F1 - s co r e,   wh ic h   b alan ce s   p r ec is io n   a n d   r ec all,   in d icate s   th at  VGG1 6   h as  th e  lo west  p er f o r m an ce   at  8 5 . 4 2 2 %.  I m p r o v e m en ts   ar e  o b s er v ed   with   I n ce p tio n R esNet V2   ( 8 8 . 2 5 5 %)  an d   D en s eNe t1 6 1   ( 9 1 . 8 3 %),   wh ile  E f f icien tNetB 5   a n d   Mo b ileNetV2   d em o n s tr ate  s tr o n g   p er f o r m an ce   at  9 4 . 0 6 4 %  an d   9 5 . 5 8 8 %,  r esp ec tiv ely .   H o wev er ,   th e   cu s to m   m o d els  E S  an d   PS   s ig n if ican tl y   o u tp er f o r m   th ese  s tan d ar d   a r ch itectu r es,  with   E S  ac h iev in g   9 7 . 2 2 5 %  an d   PS   r ea ch in g   an   e x ce p tio n al  9 8 . 9 8 %.  T h is   an aly s is   u n d er s co r e s   th e  s u p er io r   b alan ce   ac h ie v ed   b y   th e  cu s to m   m o d els,  esp ec ially   PS ,   s u g g esti n g   th eir   en h an ce d   o p tim izati o n   an d   s u itab ilit y   f o r   t h e  s p ec if ic  d ataset  o r   task   co m p ar ed   to   th e  tr a d itio n al  ar c h itectu r es.   75 80 85 90 95 1 0 0 P re c isio n   v a lu e M e th o d o lo g y P re c isio n   (% ) 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       A d a p tive  mu lti - s ca le  co n v o lu ti o n a l n etw o r k  fo r   p la n t le a f d is ea s e  d etec tio n   a n d   … ( Teja s h w in i C.  Ga d a g )   2965       Fig u r e  6 .   R ec all  m etr ic  co m p a r is o n   o n   g r o u n d n u t d ataset           Fig u r e  7 .   F1 - s co r e  m etr ic  co m p ar is o n   o n   g r o u n d n u t  d ataset       T h e  F ig u r e  8   s u m m a r izes  th e  ac cu r ac y   ( %)  o f   d if f e r en t  DL   m o d els.  VGG1 6   ex h ib its   th e  lo west   ac cu r ac y   at   8 5 . 5 9 7 %,  i n d ic atin g   r o o m   f o r   im p r o v em en t  in   its   p er f o r m an ce .   I n ce p t io n R esNetV2   an d   Den s eNe t1 6 1   d em o n s tr ate  b etter   r esu lts ,   with   ac cu r ac y   v alu es  o f   8 8 . 2 9 %  a n d   9 1 . 8 4 %,  r esp ec tiv ely .   Mo b ileNetV2   an d   E f f icien tN etB 5   s h o w  ev en   g r ea ter   ac cu r ac y   at  9 3 . 7 9 8 %  an d   9 4 . 0 8 4 %,  s h o wca s in g   th e   im p ac t  o f   ad v a n ce m en ts   in   ar ch itectu r e  d esig n .   T h e  cu s t o m   m o d el  PS   s ig n if ican tly   s u r p ass es  all  o th er   m o d els,  ac h iev in g   a n   ex ce p tio n al  ac cu r ac y   o f   9 8 . 4 3 %,  h ig h l ig h tin g   its   s u p er io r   ad a p tab ilit y   an d   o p tim izatio n   f o r   t h e  s p ec if ic   d ataset  o r   task .   T h is   an aly s is   u n d er s co r es  t h e  ev o lu tio n ar y   p er f o r m an ce   i m p r o v e m en ts ,   with   PS   em er g in g   as th e  m o s t e f f ec tiv e  m o d el.           Fig u r e  8 .   Acc u r ac y   m etr ic  c o m p ar is o n   o n   g r o u n d n u t  d ataset   75 80 85 90 95 1 0 0 R e c a l l   v a l u e M e t h o d o l o g y Recall  (% ) 75 80 85 90 95 1 0 0 F1 - sco r e   v a l u e M e t h o d o l o g y F1 - sc o re   (% ) 75 80 85 90 95 1 0 0 A c c u r a c y   v a l u e M e t h o d o l o g y A c c u r a c y   ( %) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.