I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 1 2 3 ~ 1 1 3 0   I SS N:  2252 - 8 8 1 4 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas . v 1 5 . i 3 . pp 1 1 2 3 - 1 1 3 0           1123     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Interpre ting po ta to disea se cla ss ific a tion usin g  expla ina ble  a rtif icia l in tellige nce       Ra k esh   K um a r  G um a s t a ,   Aj a y   So mk uwa r   D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o mm u n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   M a u l a n a   A z a d   N a t i o n a l   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   B h o p a l ,   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   Au g   1 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ma r   1 8 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Au g   1 3 ,   2 0 2 6       Ti m e ly   a n d   a c c u ra te  c r o p   d ise a se   d e tec ti o n   is   m o st   imp o r tan t   fo r  e n su ri n g   g lo b a l  fo o d   se c u rit y .   F o r  d e tec ti n g   d ise a se s in   c ro p s,   m a n y   d iffere n t  m a c h in e   lea rn in g   (M L)   m o d e ls  we re   p ro p o se d .   T h e se   m o d e ls  wo r k   a s  a   b lac k - b o x ,   a n d   wit h o u t  p r o p e r  e x p la n a ti o n   o f  th e se   m o d e ls’  d e c isio n s,  fa rm e rs  m a y   fin d   it   d iffi c u lt   t o   tru st   t h e se   sy ste m s.  F o r   t h is ,   m a n y   m o d e l   e x p lain a b il it y   m e th o d s  we re   a lso   p r o p o se d .   All  th e se   m e th o d s   h a v e   b e e n   e v a lu a ted   q u a li tati v e ly ,   b u t  q u a n t it a ti v e   a n d   c ro ss - m e th o d   c o m p a ris o n s  a re   lac k in g .  Th is  st u d y   a d d re ss e s  th is   g a p   b y   e m p h a siz in g   q u a n ti tativ e   v a l id a ti o n   o f   m o d e l s’   e x p lan a ti o n s.   Th is  st u d y   i n v e sti g a tes   th e   in ter p re tab il it y   a n d   p e rfo rm a n c e   o f  two   a p p r o a c h e s  fo r  p o tato   lea f  d ise a se   c las sifi c a ti o n :  i)   m a n u a l  fe a tu re   e n g in e e rin g   with   r e li e f - b a se d   fe a tu re   se lec ti o n   a n d   a rti ficia l  n e u ra l  n e two r k   (AN N)  c las sifica t io n   wit h   lo c a l  i n terp re tab le  m o d e l - a g n o st ic   e x p lan a ti o n s   (LI M E)   a n d   i i)  d e e p   c o n v o lu t io n a l  n e u ra l  n e two r k s  (CNN s)   b a se d   o n   m o b il e   n e two r k   v e rsio n   2   ( M o b i leN e tV2 )   with   g ra d ien t - we ig h ted   c las s  a c ti v a ti o n   m a p p i n g   (Gra d - CAM).   Qu a n ti tativ e   a ss e ss m e n t  o f   e x p lan a ti o n   q u a li ty   wa s  p e rfo rm e d   u si n g   f id e li t y   a n d   r o b u stn e ss   m e tri c s.   Wh il e   LIM E  a c h ie v e d   a   lo we r  a v e ra g e   fid e li ty   d ro p   1 0 . 9 0 %   a n d   h ig h e r  ro b u stn e ss   8 4 . 2 7 %   c o m p a re d   t o   G ra d - CAM  1 8 . 6 8 %   fi d e li ty   d ro p   a n d   7 9 . 3 8 %   ro b u stn e ss ,   G ra d - CAM  p ro v id e d   c lea re r  v isu a l  e x p la n a ti o n s.   Th e se   fin d i n g s   su g g e st   th a t   e x p lan a ti o n   e ffe c ti v e n e ss   is   in fl u e n c e d   b y   m o d e l   d e sig n   a n d   d a ta   c h a ra c teristics ,   h i g h li g h t in g   t h e   n e e d   f o r  c a re fu l  se lec ti o n   o f   in terp re tab il it y   tec h n i q u e s i n   p re c isio n   a g r icu lt u re   a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   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   Fid elity   Mo d el  in ter p r eta b ilit y   Plan t d is ea s e  clas s if icatio n   R o b u s tn ess   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 :   R ak esh   Ku m ar   Gu m asta   Dep ar tm e n t  o f   E l ec t r o n ics   a n d   C o m m u n i ca ti o n   E n g i n ee r i n g ,   Ma u la n a   A za d   Nat io n a l  I n s tit u te  o f   T e ch n o l o g y   B h o p al  4 6 2 0 0 3 ,   I n d ia   E m ail: r ak esh g u m asta4 4 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   E ar ly   d etec tio n   o f   cr o p   d is e ases   is   e s s en tial  f o r   tim ely   in ter v en tio n   an d   r ed u cin g   y ie ld   lo s s es.   Ma n u al  m o n ito r in g   o f   lar g e   ag r icu ltu r al  ar ea s   is   d if f icu lt;  th er ef o r e,   in tellig en t  an d   au to m ated   d is ea s e  d etec tio n   s y s tem s   h av e  g ain e d   in cr ea s in g   atten tio n .   Ma ch i n e  lear n in g   ( ML )   tech n i q u es   h av e  b ee n   wid ely   in v esti g ated   f o r   p lan t  d is ea s e  class if icatio n .   Fo r   id en tify in g   r elev an t  f ea tu r es,  r elief - b ased   f ea tu r e  s elec tio n   h as b ee n   ex p lo r e d   f o r   p lan t le af   d is ea s e  clas s if icatio n   [ 1 ] – [ 3 ] .   Dif f er en t M L   class if ier s   h av e  also   b ee n   ap p lied   to   d is tin g u is h   h ea lth y   an d   d is ea s ed   p lan ts .   Ar tific ial  n eu r al   n etwo r k s   ( ANNs)   an d   s u p p o r t  v ec to r   m ac h in es  ( SVMs)  h av e  d em o n s tr ated   th eir   ef f ec tiv en ess   f o r   p lan t   d is ea s e  class if icat io n   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   Dee p   lear n in g ,   p ar ticu lar ly   co n v o lu tio n al   n e u r al  n etwo r k s   ( C NNs) ,   h as   b ee n   wid ely   ad o p ted   f o r   au t o m atica lly   ex t r ac tin g   d is cr im in ativ e  p atter n s   f r o m   p lan t  im ag es  [ 6 ] ,   wh ile  lig h t weig h t  ar ch itectu r es  an d   tr an s f er   lear n in g   s u p p o r t  ef f icien t  d is ea s e  id en tific atio n   [ 7 ] .   Data   au g m en tatio n   f u r th er   im p r o v es  m o d el  r o b u s tn ess   an d   g en e r aliza tio n   u n d er   v ar y in g   f ield   co n d itio n s   [ 8 ] .   Alth o u g h   d ee p e r   an d   m o r e  co m p le x   d ee p   lear n in g   m o d els  ca n   im p r o v e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 6 :   1 1 2 3 - 1 1 3 0   1124   p r ed ictiv e  p er f o r m a n ce   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] ,   th eir   b lack - b o x   n atu r e  m ak es  th e  r ea s o n in g   b eh in d   p r e d ictio n s   d if f icu lt  to   u n d er s tan d ,   p o te n tially   lim itin g   tr u s t a n d   p r ac tical  ad o p tio n .     E x p lain ab le  ar tific ial  in tellig e n ce   ( XAI )   m eth o d s   ad d r ess   th is   lim itatio n   b y   id en tify in g   f ea tu r es  o r   im ag e  r e g io n s   i n f lu en cin g   m o d el  d ec is io n s .   L o ca l   in te r p r etab le   m o d el - a g n o s tic  e x p lan atio n s   ( L I ME )   p r o v id es  l o ca l  m o d el - ag n o s tic  ex p lan atio n s   [ 1 1 ] ,   wh il e  g r ad ie n t - weig h ted   class   ac tiv atio n   m ap p in g     ( Gr ad - C AM )   h ig h lig h ts   class - d is cr im in ativ e  im ag e  r eg i o n s   i n   C NNs  [ 1 2 ] .   B o th   m eth o d s   h av e  b ee n   a p p lied   in   p lan t  d is ea s e  class if icat io n   an d   r elate d   ag r icu ltu r al  ap p licatio n s   [ 1 3 ] – [ 1 7 ] .   Ho wev e r ,   ex is tin g   s tu d ies    h av e  p r e d o m in an tly   ev al u ated   ex p lan atio n s   q u alitativ ely ,   with   lim ited   q u an titativ e  co m p ar is o n   o f   d if f e r en t   m o d el – ex p lan atio n   co m b i n atio n s   [ 1 8 ] – [ 2 0 ] .   Alth o u g h   a d v an ce d   e x p lan atio n   tech n iq u es  h av e  also   b ee n   ex p lo r ed   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] ,   t h e  r eliab i lity   o f   e x p lan atio n s   f r o m   lig h t weig h t  m o d els   s u c h   as  m o b ile   n etwo r k   v er s io n   2   ( Mo b ileNetV2 )   r em ain s   in s u f f icien tly   q u an tifie d   [ 2 3 ] .   Simp l er   f ea tu r e - b ased   ANNs  ar e  s eld o m   b en c h m ar k ed   ag ain s t  d ee p   m o d els.  R ec en t  s tu d ies  h ig h lig h t  th e   n ee d   f o r   q u an titativ e  v alid atio n   o f   m o d el  e x p lan atio n s     [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] ,   a   d ir ec tio n   th at   r e m ain s   u n d er e x p lo r ed   in   p lan t   d is ea s e  r esear ch .   C o llectiv ely ,   ex is tin g   r esear c h   lack s   a  s y s tem atic,   q u an titativ e  f r am ewo r k   t o   ass ess   ex p lan atio n   f id elity   an d   r o b u s tn ess   ac r o s s   m o d el  ty p es.  Mo r eo v er ,   th e  in teg r atio n   o f   in ter p r etab le  an d   lig h tweig h t  m o d els   f o r   m o b ile  o r   f ield - lev el  p lan t  d is ea s e   d iag n o s is   r em ain s   u n d er d ev elo p ed ,   r ev ea lin g   a  cr itical   r esear ch   g a p   in   en s u r in g   th e  r eliab ilit y   an d   co m p ar ab ilit y   o f   ex p lan atio n   m eth o d s .   T o   ad d r ess   th ese  g ap s ,   th is   s tu d y   p r o v id es  a  co m p ar ativ e  a n aly s is   o f   two   co m b in atio n s   o f   m o d els   an d   in ter p r etatio n   m eth o d s .  I n   th e  f ir s t  ap p r o ac h ,   th is   s tu d y   co m b in ed   m a n u al  f ea tu r e  e n g i n ee r in g   with   a  less   co m p licated   ANN  m o d el  a n d   th en   ap p lied   t h e  L I ME   in ter p r etatio n   m eth o d   t o   f in d   wh ich   p ar ticu lar   f ea tu r e  is   m o s t  im p o r ta n t  in   m ak in g   a   d ec is io n   f o r   a  p ar ticu lar   lea f   i m ag e .   I n   th e   s ec o n d   ap p r o ac h ,   th is   s tu d y   u s ed   t h e  Mo b ileNetV2   ar ch itectu r e  a n d   ap p lied   th e  Gr ad - C AM   in ter p r etatio n   m et h o d   to   d ir ec tly   v is u alize   th e  p o r tio n   o f   th e  im ag e  r esp o n s ib le  f o r   a  p ar ticu lar   d ec is io n .  E x ten s iv e  im ag e  au g m en tatio n   wa s   u s ed   to   im p r o v e  g en er aliza tio n   to   f ield   c o n d iti o n s .   T h is   co m p ar is o n   ev al u ate s   b o th   p r e d ictiv e  p e r f o r m an ce   an d   in ter p r etab ilit y   f id elity ,   p r o v i d in g   in s ig h ts   in to   wh ich   X AI   ap p r o ac h es  b e s t  alig n   with   d o m ain   k n o wled g e  an d   s u p p o r tin g   m o r e  tr an s p a r en t,  r eliab le  AI   f o r   p r ec is io n   a g r icu ltu r e .   T h e  o b jectiv e  is   to   p r o v id e   a  f r am ewo r k   f o r   q u a n titativ e   an aly s is   o f   L I ME   an d   Gr ad - C AM   ex p lan atio n   m eth o d s   f o r   th e  ag r icu ltu r al  d o m ain .   T h e  ar c h itectu r e  s u p p o r ts   p r ac tical  m o b ile  d ep lo y m en t   th r o u g h   lo w   in f e r en ce   c o s t  an d   ef f icien t   p r o ce s s in g .   T h e  r elief - b ased   ANN  e n ab les  r ap id   o n - d ev ice   co m p u tatio n ,   wh ile   C NN  m o d els  p r o v id e   h ea tm ap - b ase d   v is u al  e x p lan atio n s   r en d er ed   o n   s m ar tp h o n e   s cr ee n s .   Far m er s   ca n   ca p tu r e   leaf   im ag es  v ia  m o b ile  ca m er as  to   o b tain   in s tan t  d is ea s e  p r ed ictio n s   an d   v is u alize   af f ec ted   r eg io n s ,   ev e n   o f f lin e.   I t  en ab les  f ar m e r s   to   in ter p r et  m o d el  r ea s o n in g   an d   o b tain   ac tio n ab le   in s ig h ts   d ir ec tly   i n   th e   f ield .   T h is   tr an s p ar en c y   e n h an ce s   u s er   tr u s t,  s u p p o r ts   l o ca lized   d is ea s e  d iag n o s is ,   an d   p r o m o tes wid er   a d o p tio n   with in   s m ar t a g r icu ltu r e  ec o s y s tem s .   T h e  m ain   co n tr ib u tio n s   o f   t h is   wo r k   in clu d e:  i)   d ev elo p m e n t  o f   two   c o m p le m en tar y   ex p lain ab le  m o d els:   a  r elief - b ased   ANN  in ter p r et ed   v ia  L I ME ,   a n d   a   Mo b ileNetV2   m o d el  an al y ze d   u s in g   Gr ad - C AM   an d   ii)   q u a n titativ e  ass ess m en t  o f   ex p lan atio n   q u ality   b ased   o n   f id elity   a n d   r o b u s tn ess   m etr ics.    T h e  r em ain d er   o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo ws .   S ec tio n   2   d escr ib es  th e  p r o p o s ed   m et h o d o lo g y .   Sectio n   3   p r esen ts   th e  r esu lts   an d   d is cu s s io n .   Fin ally ,   s ec tio n   4   co n clu d es  th e  s tu d y   with   in s ig h ts   o n   f u tu r e   r esear ch   d ir ec tio n s .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     Da t a s et   des cr iptio n   T o   ad d r ess   ex is tin g   g ap s   in   XAI   f o r   p r ec is io n   ag r icu ltu r e,   th is   s tu d y   p r esen ts   a  c o m p ar ativ e     an aly s is   o f   two   in teg r ated   f r a m ewo r k s   th at   co m b i n e  m o d el   ar ch itectu r es  with   in ter p r etatio n   m eth o d o l o g ies.   T h e  co m p ar is o n   aim s   to   e v alu ate  th e  r elatio n s h ip   b etw ee n   p r e d ictiv e  p e r f o r m an ce   an d   in ter p r etab ilit y   f id elity .   P o tato   im ag es  f r o m   Plan tVillag e  d ataset   wer e  u s ed .  T h e  s elec ted   d ataset  co n tain s   a  to tal  o f     2 , 1 5 2   im ag es  b elo n g in g   to   t h r ee   class es .  T h e  f ir s t  clas s   co n s is t s   o f   1 5 2   h ea lth y   leav es,  w h ile  th e  s ec o n d   an d   th ir d   class es c o n s is t o f   1 , 0 0 0   i m ag es o f   ea r ly   b lig h t a n d   1 , 0 0 0   im ag es o f   late  b lig h t,  r esp ec tiv ely .   T h e  o r i g in al   d ataset  co n tain s   im ag es  wit h   a  r eso lu tio n   o f   2 5 6   ×   2 5 6   p ix el s ,   wh ich   wer e  r esized   to   2 2 4   ×   2 2 4   p i x els .  I n   th is   s tu d y ,   8 0 % o f   th e  im a g es we r e  u s ed   f o r   tr ain in g ,   wh ile  th e  r em ain in g   2 0 % we r e  u s ed   f o r   t esti n g .     2 . 2 .   Da t a   a ug m ent a t i o n   T h is   s tu d y   em p lo y ed   im a g e  au g m en tatio n   tech n iq u es  to   i m p r o v e  th e  g en er aliza tio n   a b ilit y   an d   r o b u s tn ess   o f   th e   C NN  m o d el  in   th e   f ield   [ 2 6 ] .  Du r in g   i m ag e  au g m en tatio n ,   th e   d ata s et  is   s y n th etica lly   ex p an d e d   b y   ap p l y in g   r an d o m   tr an s f o r m atio n s .  Fo r   th is   p u r p o s e,   a  r o tatio n   r an g e  o f   ± 3 0   d eg r ee s ,   r an d o m   h o r izo n tal   f lip p in g ,   a n d   b r ig h tn ess   ad ju s tm en t  in   t h e  r a n g e  o f   0 . 7   t o   1 . 3 ,   a  zo o m   v ar iatio n   o f   u p   to   2 0 % ,   an d   Gau s s ian   n o is e  with   a   s m all  v ar ian ce   wer e   ap p lied .   T h ese  a u g m en tatio n s   r ep licate  n atu r al   v ar iab ilit y   in   f ield   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       I n terp r etin g   p o ta to   d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   ex p la in a b le  a r tifi cia l in tellig en ce   ( R a ke s h   K u ma r   Gu ma s ta )   1125   co n d itio n s   s u c h   as   ch an g es  in   lig h tin g ,   ca m e r a  a n g les,  a n d   leaf   ap p ea r an ce .   Gau s s ian   n o is e  s im u lates  s en s o r   im p er f ec tio n s   an d   m in o r   e n v ir o n m e n tal  ar tifa cts,  en co u r ag in g   th e  m o d el  to   lear n   m o r e  r o b u s t  an d     n o is e - to ler an t r ep r esen tatio n s .   T h e  au g m en ted   d ataset  was s u b s eq u en tly   u s ed   to   tr ain   th e  Mo b ileNetV2 - b ased   C NN  m o d el.     2 . 3 .     Appro a ch  A :   m a nu a l f e a t ure  eng ineering   +   re lief   +  a rt if icia l neura l net wo rk   T h e  f ir s t  ap p r o ac h   co n s is ts   o f   f o u r   s tag es .  T h e  f ir s t  s tag e  is   f ea tu r e  ex tr ac tio n ,   th e  s ec o n d   is   f ea tu r e   s elec tio n ,   th e  th ir d   is   tr ain in g   an d   test in g   o f   th e  class if icatio n   m o d el,   an d   th e  f o u r th   is   m o d el  in ter p r etatio n .   I n   f ea tu r e  ex tr a ctio n   s tag e ,   th is   s tu d y   ex tr ac t ed   a  co m p r e h en s iv e  s et  o f   h an d cr af te d   f ea tu r es  f r o m   ea ch   leaf   im ag e  to   ca p tu r e  co lo r ,   tex t u r e,   an d   s tr u ctu r al  in f o r m ati o n .   C o lo r   ch ar ac ter is tics   ar e  q u an tifie d   u s in g   h is to g r am s   o f   th e  r ed ,   g r ee n ,   an d   b lu e  ch an n els,  ea ch   co m p u ted   with   3 2   b in s   to   ca p tu r e   th e  d is tr ib u tio n   o f   in ten s ities .   T ex tu r e  f ea tu r es ,   i n clu d in g   co n tr ast,  h o m o g e n eity ,   d is s im ilar ity ,   an g u lar   s ec o n d   m o m en t  ( ASM) ,   an d   c o r r elatio n ,   ar e   ex t r ac ted ,   wh ich   d escr ib e  s p atial  r elatio n s h ip s   o f   p i x el  in ten s ities .   I n   s tatis tical  d escr ip to r s ,   th e   m ea n   a n d   s t an d ar d   d ev iatio n   o f   ea ch   c o lo r   ch an n el  ar e  ca lcu lated   t o   s u m m ar ize  co lo r   v ar iatio n s .   T h e  en t r o p y   o f   t h e   g r ay s ca le  im ag e  is   esti m ated   to   m ea s u r e  th e  co m p lex ity   o f   in ten s ity   p atter n s .   His to g r am   o f   o r ien te d   g r ad ie n ts   ( HOG)   f ea tu r es  ar e  ex tr ac ted   to   ch ar ac ter ize  s h ap e  an d   lo ca l  g r ad ien ts ,   u s in g   eig h t  o r ien tatio n s   an d   3 2   ×   32 - p ix el   ce lls ,   p r o v id in g   a  c o m p ac t  r ep r esen tatio n   o f   ed g e   in f o r m atio n .   T h ese  d iv er s e  f ea tu r es  a r e  c o n ca ten ated   in to   a   s in g le  v ec to r   t h at  s er v es  as  in p u t  f o r   s u b s eq u en t  ML   class if ier s .   I n   th i s   way ,  a  to tal  o f   5 0 1   f ea tu r es  wer e  ex tr ac ted   f r o m   ea ch   im ag e .  T h e  n am es  o f   th ese  o r ig in al  f ea tu r es  ar e   s to r ed   in   a  lis t  ca lled   “f ea tu r e_ n am es”.   I n   f ea tu r e  s elec tio n   s tag e,   th e  r elief   alg o r ith m   was   ap p lied   to   id en tify   th e  1 2 8   m o s t  r elev an t  f ea tu r es   f o r   cla s s if icatio n .   Her e ,   th e  p u r p o s e  o f   u s in g   R elief   is   to   id en tify   f ea tu r es  th at  g lo b ally   h el p   d is tin g u is h   b etw ee n   class es  an d   im p r o v e   m o d e l  class if icatio n   ac cu r ac y .   I t  is   also   u s ed   to   r ed u ce   th e  d im en s io n ality   o r   co m p le x ity   o f   th e  m o d el .   T h e  in d ic es  o f   th ese  t op - r an k ed   f ea tu r es,  b ased   o n   th eir   im p o r tan ce   s co r es,  ar e  s to r ed   in   th e  ar r ay   “selecte d _ in d ices”.   T h ese  in d ices  in d icate   t h e  p o s itio n s   o f   th e   s elec ted   f ea tu r es in   th e  o r i g in a l f ea tu r e  s p ac e.   Fo r   th e  class if icatio n   m o d el,   an   ANN  is   d esig n ed   u s in g   a  s eq u en ti al  ar ch itectu r e  co m p r is in g   f o u r   h id d en   lay er s .   T h e  h i d d en   la y er s   in clu d ed   2 5 6 ,   1 2 8 ,   6 4 ,   an d   3 2   n e u r o n s   ea ch   with   r ec tifie d   lin ea r   u n it  ( R eL U )   ac tiv atio n ,   f o llo wed   b y   b atch   n o r m aliza tio n   an d   a  d r o p o u t  lay e r   with   d if f e r en t  r ate  to   r ed u ce   o v er f itti n g .   T h e  o u t p u t  lay er   em p lo y ed   a  s o f tm ax   ac tiv atio n   f u n ctio n   with   a  n u m b er   o f   n eu r o n s   eq u al  to   th e   n u m b er   o f   tar g et  class es  to   p r o d u ce   class   p r o b ab ilit ies.  A  b atch   s ize  o f   3 2   is   s elec ted ,   an d   th e   Ad am   o p tim izer   is   u s ed   to   tr ain   th e  ANN  m o d el  with   a  lear n in g   r ate  o f   0 . 001 .  T o   en h a n ce   in ter p r etab ilit y ,   th is   s tu d y   u s e d   L I ME   f r am ewo r k   in   tab u lar   m o d e  to   in te r p r et  th e  AN N  m o d el  p r ed ictio n s .   L I ME   h ig h lig h ts   th e  to p   2 0   m o s t  in f lu en tial  f ea tu r es  in   th e  m o d el’ s   d ec is io n .   Ho wev er ,   L I ME   p r o v id es  th e  ex p la n atio n   in   ter m s   o f   co lu m n   in d ices  ( lim e_ co lu m n _ in d ex )   c o r r esp o n d in g   to   th e  r ed u ce d   f ea tu r e  s et  o f   r elief .   T o   f in d   o u t  wh ic h   o r ig in al  f ea t u r es  th ese  in d ice s   r ef er   to ,   ea ch   lim e _ co lu m n _ in d ex   is   r em ap p e d   to   its   o r i g in al  f ea tu r e _ in d e x   u s in g   s elec ted _ in d ices   as  s h o wn   in   ( 1 ) .  T h e  ac tu al   f ea tu r e  n am e  is   th en   r etr iev ed   u s in g   th is   in d ex   f r o m   th e   f ea tu r e_ n a m es lis t   as sh o wn   in   ( 2 ) .       _  =          [  _   _  ]     ( 1 )       _  =   _    [   _  ]     ( 2 )     T h is   m ap p in g   e n s u r es  th at  th e  ex p lan atio n s   p r o d u ce d   b y   L I ME   ar e  in ter p r etab le  in   ter m s   o f   th e  o r ig i n al  im ag e - d er iv e d   f ea tu r es,  ev en   t h o u g h   th e  m o d el  o p er ates o n   a   r ed u ce d   f ea tu r e  s u b s et  af ter   r elief   s elec tio n .     2 . 4 .     Appro a ch  B :   co nv o lutio na l neura l net wo rk   +  g ra dient - weig hte d c la s s   a ct iv a t io n  m a pp ing   I n   th e  s ec o n d   ap p r o ac h ,   two   s tag es  ar e  u s ed :  th e  f ir s t  is   C NN  m o d el  tr ain in g ,   f o llo wed   b y   th e     Gr ad - C AM   in ter p r etatio n   m e th o d .  T r ain in g   d ee p   lear n in g   m o d els  g en er ally   r eq u ir es  a   lar g e  a m o u n t  o f   tr ain in g   d ata .   Sin ce   o u r   d ataset  d o es  n o t  h a v e  lar g e   n u m b er   o f   tr ain in g   im a g es,  a  tr a n s f er   l ea r n in g   ap p r o ac h   is   em p lo y ed ,   lev er a g in g   t h e  M o b ileNetV2   ar ch itectu r e   as  th e  b ase  m o d el .   T h e  Mo b ile NetV2   m o d el  was   in itialized   with   weig h ts   lear n e d   o n   I m ag eNe t  a n d   co n f ig u r e d   with   i n clu d e_ t o p   =   Fals e  to   r em o v e   its   o r ig i n al  class if icatio n   h ea d .   Du r in g   th e  f ir s t  s tag e  o f   tr ain i n g ,   o n ly   t h e  to p   lay er s   wer e   r etr ain e d ,   wh ile  th e  p r etr ain ed   Mo b ileNetV2   la y er s   r em ain e d   f r o ze n .   T h is   s tep   en ab led   th e  m o d el  t o   ad a p t  its   h ig h - le v e l  r ep r esen tatio n s   to   th e  tar g et  d ataset   with o u t  d is r u p tin g   t h e  p r et r ain ed   c o n v o lu tio n al  f ilter s .   T h e  m o d el  was  co m p iled   u s in g   th e   Ad am   o p tim izer   an d   th e  s p a r s 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   tr ain ed   t h e  m o d el  f o r   eig h t  ep o ch s   u s in g   b o th   tr ain in g   a n d   v alid atio n   s ets.  Fo r   f i n e - tu n in g ,   th e  b ase  m o d el  Mo b ileNetV2   was  u n f r o ze n   b y   s ettin g   b ase_ m o d el. T r ain a b le  =  tr u e ,   en a b lin g   all  c o n v o lu tio n al  lay er s   to   b e  u p d ate d   d u r in g   tr ain i n g .   T h e  m o d el  was  th en   r etr ain ed   f o r   an   ad d itio n al  s ev en   ep o ch s ,   s tar tin g   f r o m   th e  last   co m p leted   ep o ch   o f   t h e  in itial  tr ain in g .   T h is   p r o ce s s   allo ws t h e  f ea tu r e  ex tr ac to r   to   b e  r ef in ed   jo in tly   with   th e  class if ier ,   l ea d in g   to   im p r o v e d   d is cr im in ativ e  p er f o r m an ce .   Ov er all,   th is   two - s tag e  tr ain i n g   s tr ateg y ,   co n s is tin g   o f   in itial  tr an s f er   lear n in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 6 :   1 1 2 3 - 1 1 3 0   1126   with   f r o ze n   weig h ts ,   f o llo wed   b y   en d - to - en d   f i n e - tu n i n g ,   b a lan ce s   th e  b en ef its   o f   lev er ag i n g   p r io r   k n o wled g e   f r o m   lar g e - s ca le  d atasets   wi th   th e  ab ilit y   to   s p ec ialize  t h e  m o d el  to   th e  ch ar ac ter is tics   o f   th e  tar g et  d o m ain .     Gr ad - C AM   is   ap p lied   to   v is u a lize  th e  p o r tio n   o f   t h e  im ag e  r esp o n s ib le  f o r   a  p ar ticu lar   d ec is io n .     2 . 5 .     E v a lua t i o n m et rics   B o th   ANN  an d   Mo b ileNetV2   m o d els  wer e  ev alu ate d   u s in g   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e   as d ef in ed   in   ( 3 )   t o   ( 6 ) .         =      +   +  +  +      ( 3 )       =     +      ( 4 )       =   +      ( 5 )     1 −  = 2 ×   ×   +        ( 6 )     W h er e     is   tr u e  p o s itiv es,     is   f alse p o s itiv es,     is   tr u e  n eg ativ es,   an d      is   f alse n eg ativ es.   Acc u r ac y   r ef lects  o v er all  class if icatio n   p er f o r m a n ce   an d   m e asu r es  h o w  well  t h e  m o d el  d is tin g u is h es  b etwe en   h ea lth y   an d   d is ea s ed   leav es  o r   id en tifie s   s p ec if ic  d is ea s es.  Pre ci s io n   m ea s u r es  th e  co r r ec tn ess   o f   p o s itiv e  p r ed ictio n s ,   r ec all  m ea s u r es  th e  d etec tio n   o f   d is ea s ed   s am p les,  an d   F1 - s co r e  b alan ce s   b o th   [ 2 7 ] .  E x p lan atio n   m eth o d s   wer e  s y s tem atica lly   ev alu ated   u s in g   f id elity   an d   r o b u s tn ess .   Fid elity   m ea s u r es  h o w  well  an   ex p lan atio n   r ef lects  th e  m o d el' s   d ec is io n - m ak in g   p r o ce s s ,   wh ile  th e  f id elity   d r o p   q u an tifie s   th e  d ec r ea s e  in   m o d el  co n f id en ce   o r   ac cu r ac y   wh en   im p o r tan t f e atu r es id en tifie d   b y   th e  ex p lan atio n   ar e  r em o v ed .   R o b u s tn ess   as s es s es  th e  co n s is ten cy   an d   r eliab ilit y   o f   ex p lan atio n s   u n d er   v ar y in g   i n p u t  co n d itio n s .   I n   ag r icu ltu r al  d is ea s e  d etec tio n ,   r o b u s t  m eth o d s   s h o u ld   m ai n tain   m ea n in g f u l   ex p la n atio n s   ev en   f o r   n o is y   o r   d eg r ad e d   im ag es,  h el p in g   u s er s   id en tify   d is ea s e - af f ec ted   r e g i o n s .   Hy p er p ar a m eter   s ettin g s   f o r   c alcu latin g   f id elity   an d   r o b u s tn ess   o f   b o th   m eth o d s   ar e   as  f o l lo ws.  Fo r   L I ME   ( o n   ANN  m o d el) :   n u m b er   o f   p er tu r b ed   s am p les  =  5 , 0 0 0 ,   Ker n el  wid t h   =   0 . 2 5 ,   n u m b er   o f   t o p   f ea tu r es   r em o v ed   =  5 ,   d is tan ce   m etr ic   =  E u clid ea n ,   p er tu r b atio n   ty p e   =  Gau s s ian   n o is e  with   σ   =  0 . 0 2 .   Fo r   Gr a d - C AM   ( o n   C NN  m o d el) :   tar g et   lay e r   =   last   co n v o lu tio n al   b lo c k   o f   Mo b ileNetV2 ,   g r ad ien t   n o r m aliza tio n   =   tr u e,   h ea tm ap   r eso lu tio n   =  2 2 4   ×  2 2 4   p ix els,  an d   p er tu r b at io n   s tep   f o r   th e   r o b u s tn ess   test   =  5 % p ix el  n o is e .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  p er f o r m an ce   an d   i n ter p r e tab ilit y   o f   th e  p r o p o s ed   p o tat o   leaf   d is ea s e  class if icatio n   f r am ewo r k   wer e  ev alu ated   u s in g   b o t h   tr a d itio n al  ANN  an d   C NN  ar ch i tectu r es.  T h e  C NN  m o d el  cle ar ly   o u tp er f o r m e d   th e  ANN  ac r o s s   all  ev alu atio n   m ea s u r es.  Sp ec i f ically ,   t h e  C NN  m o d el  b ased   o n   Mo b ileNetV2   with     f in e - tu n in g   o n   th e   tar g et  d ataset  ac h iev ed   a   test   ac cu r ac y   o f   9 9 . 7 6 %,   alo n g   with   a  p r ec is io n   o f   9 9 . 8 2 %,  r ec all   o f   9 9 . 8 2 %,  a n d   an   F1 - s co r e  o f   9 9 . 8 2 %.  I n   co m p ar is o n ,   th e  ANN  m o d el  r ea ch e d   a  lo w er   test   ac cu r ac y   o f   9 9 . 0 7 %,  with   co r r esp o n d in g   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e  v alu es  o f   9 9 . 0 8 %,  9 9 . 0 7 %,  an d   9 9 . 0 7 %,   r esp ec tiv ely .   T h ese  r esu lts   clea r ly   d em o n s tr ate  th at  th e  C NN’ s   ab ilit y   to   lear n   h ier ar ch ical  f ea t u r e   r ep r esen tatio n s   d ir ec tly   f r o m   im ag es  r esu lted   in   h ig h er   d is cr im in ativ e  p er f o r m a n ce   an d   b etter   o v e r all  g en er aliza tio n .   W h ile  th e  AN N  co m b in e d   with   r elief - s elec ted   f ea tu r es  o f f e r ed   r ea s o n ab ly   g o o d   ac c u r ac y ,   its   r elian ce   o n   m a n u ally   e n g in ee r ed   in p u ts   lim ited   its   ef f ec tiv en ess   r elativ e  to   th e  d ee p   lear n in g   ap p r o ac h .   Fo r   in ter p r etab ilit y ,   L I ME   w as  ap p lied   to   th e  ANN  m o d el,   wh ile  Gr ad - C AM   was   ap p lied   to   th e  C NN  m o d el .   L I ME   p r o v id ed   f ea tu r e - lev el  e x p lan atio n s   b y   h ig h lig h tin g   th e  t o p   2 0   c o n tr i b u tin g   h an d c r af ted   f ea tu r es  r esp o n s ib le  f o r   ea ch   p r e d ictio n .   I n   an   ex a m p le  in s tan ce ,   L I ME   id e n tifie d   f ea tu r es  lik e   C H_ B _ b in _ 2 2 ,   C H_ B _ b in _ 2 1 ,   C H_ R _ b in _ 3 2 ,   an d   HOG_ 5 9   as  m o s t  in f lu en tial   in   co r r ec tly   p r ed ictin g   th e   class   “ ea r ly   b lig h t”.   T o   q u an ti tativ ely   ass es s   th e  q u ality   o f   th ese  ex p lan atio n s ,   f id elity   an d   r o b u s tn ess   s co r es   wer e  co m p u te d .   T h e  a v er a g e  f id elity   d r o p   f o r   L I ME   o n   3 0   t est  im ag es  was  1 0 . 9 0 %,  in d ic atin g   th at  r em o v in g   th e  to p   5   f ea tu r es  f r o m   th e  in p u t  r ed u ce d   th e  m o d el' s   p r ed ictio n   co n f id e n ce ,   th u s   v alid atin g   th eir   im p o r tan ce .   T h e  r o b u s tn ess   o f   L I ME   ex p lan atio n s ,   co m p u te d   b ased   o n   th e  c o n s is ten cy   o f   to p   5   f ea t u r es  ac r o s s   s im ilar   im ag es ,   was 8 4 . 2 7 %,  r e f lectin g   s tab le  ex p lan atio n s .   Fig u r e  1   s h o ws  th e  i n te r p r eta b ilit y   co m p a r is o n   o f   C NN  an d   ANN  m o d els  u s in g   Gr a d - C AM   an d   L I ME   ex p la n atio n s   f o r   p o tato   leaf   d is ea s e  class if icatio n .   Fig u r e  1 ( a )   s h o ws  th e  o r ig in al  t est  im ag es  with   tr u e  class   lab el s   ( ea r ly   b lig h t,  late  b lig h t,  an d   h ea lth y ) .   Fig u r e  1 ( b )   p r esen ts   Gr ad - C AM   v is u aliza tio n s   h ig h lig h tin g   s p atial  r eg io n s   t h at  m o s t  in f lu en ce d   th e  C NN’ s   p r ed ictio n s .   Fig u r e   1 ( c)   d e p icts   L I ME   f ea tu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       I n terp r etin g   p o ta to   d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   ex p la in a b le  a r tifi cia l in tellig en ce   ( R a ke s h   K u ma r   Gu ma s ta )   1127   co n tr ib u tio n   p l o ts   f o r   th e  AN N  m o d el ,   s h o win g   t h e  r elativ e   im p o r ta n ce   an d   p o lar ity   o f   f e atu r es  d r iv in g   ea ch   class if icatio n   d ec is io n .   T o g e th er ,   th ese  r esu lts   illu s tr ate   co m p lem en tar y   in s ig h ts :   Gr ad - C AM   p r o v id es     r eg io n - le v el  v is u al  f o c u s ,   wh ile  L I ME   r ev ea ls   f ea tu r e - le v el  attr ib u tio n   co n tr i b u tin g   to   d is ea s e  class   id en tific atio n .   Gr ad - C AM   p r o v id es  s p atial  ex p lan atio n s   d ir ec tly   o n   th e  in p u t  im ag e   b y   g en er atin g   h ea tm a p s   th at  lo ca lized   th e  m o s t  d is cr im in ativ e  r eg io n s .   T h e  h ig h lig h ted   ar ea   ( Fig u r e  1 )   c o r r esp o n d s   clo s ely   to   t h e   d is ea s e - af f ec ted   r eg i o n   o f   t h e  leaf ,   af f ir m in g   t h e  r ele v an ce   o f   th e  m o d el' s   atten tio n .   T h e   av er ag e  f id elity   d r o p   f o r   Gr a d - C AM   was  o b s er v ed   to   b e  1 8 . 6 8 %,  wh ich ,   alth o u g h   h ig h er   th a n   L I ME ’ s ,   r ef lect s   th e  m o d el' s   h ea v y   r elian ce   o n   s p atial  p atter n s .   Gr ad - CA M  r o b u s tn ess   was  m ea s u r ed   at  7 9 . 3 8 %,  in d icatin g   g en er ally   co n s is ten t   atten tio n   ac r o s s   s im ilar   in p u ts   b u t sli g h tly   lo wer   s tab ilit y   co m p ar ed   to   L I ME .                 ( a)               ( b )                     ( c)     Fig u r e  1 .   I n ter p r etab ilit y   co m p ar is o n   o f   C NN  an d   ANN  m o d els u s in g   Gr ad - C AM   an d   L I ME   ex p lan atio n s   f o r   p o tato   leaf   d is ea s e  class if icati o n : ( a)   o r ig in al  test   im ag e ,  ( b )   Gr ad - C AM   in ter p r etatio n ,    an d   ( c)   LIME  ex p lan atio n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 6 :   1 1 2 3 - 1 1 3 0   1128   T h e  ANN  co m b in ed   with   L I ME   p r o d u ce d   e x p lan atio n s   in   th e   f o r m   o f   n u m er ica l  f ea tu r e   im p o r tan ce s ,   p r o v id in g   a  r a n k ed   lis t  o f   th e  m o s t  in f lu e n tial  f ea tu r es  f o r   ea ch   p r ed i ctio n .   I t  ex p licitly   q u an tifie s   th e  co n tr ib u tio n   o f   ea ch   in p u t  f ea tu r e .   I n   co n tr ast,  th e  C NN  with   Gr ad - C A M  g en er ates  v is u a l   h ea tm ap s   h ig h lig h tin g   s p atial  r eg io n s   wi th in   th e   in p u t  im ag es  th at  m o s t  s tr o n g ly   in f l u en ce   th e   m o d el’ s   d ec is io n .   I t  h elp s   u s   to   v is u ally   in s p ec t  th e  d is ea s ed   ar ea s   o f   th e  leaf .   T o g et h er ,   th ese  m eth o d s   p r o v id e  a   co m p lem en tar y   u n d er s tan d i n g   o f   m o d el   d ec is io n - m ak in g ,   f r o m   in te r p r etab le   n u m er ical  f e atu r es  to   in t u itiv e   v is u al  ev id en ce ,   e n s u r in g   t r an s p ar en cy   an d   tr u s two r th in ess   i n   au to m ated   p lan t d is ea s e  d ete ctio n   s y s tem s .   T h e  r esu lts   o f   th is   s tu d y   d em o n s tr ate  th at  b o th   ap p r o ac h es  ac h iev ed   h ig h   class if icatio n   p er f o r m an ce ,   with   th e  co m p u tatio n ally   ef f ic ien t  Mo b ileNetV2   C NN  m o d el  r ea ch in g   an   o v e r all  ac cu r ac y   o f   9 9 . 7 6 %,  co n f ir m in g   th e  ef f ec tiv en ess   o f   d ee p   co n v o lu tio n al  ar c h itectu r es  f o r   p lan t  d is ea s e  d etec tio n   [ 1 7 ] ,   [ 2 6 ] .   T h is   is   co n s is ten t  with   p r ev i o u s   r e p o r ts   th at  f in e - t u n ed   C NNs  ca n   ac h iev e   n ea r - p er f ec t   ac cu r ac y   u n d er   co n tr o lled   co n d itio n s   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .  T h e   s tu d y   in te g r ates  a  co m p r eh en s iv e  au g m en tatio n   p ip elin e  in clu d in g   f lip s ,     r o tatio n s ,   b r i g h tn ess   an d   c o n tr ast  ad ju s tm en ts ,   an d   Gau s s ian   n o is e.   T h is   m u lti - f ac eted   s tr ateg y   im p r o v es   r o b u s tn ess   to   v ar iab le  f ield   i m ag in g   co n d itio n s .   E ar lier   a g r icu ltu r al  s tu d ies  f o cu s ed   s o le ly   o n   class if icatio n   ac cu r ac y   with o u t  in ter p r etab ilit y   ass es s m en ts   [ 5 ] ,   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   I n   co n tr ast,  th e   a p p r o ac h   p r o d u ce s   class - d is cr im in ativ e  h ea tm ap s .     Ho wev er ,   in ter p r etab ilit y   m etr ics  r ev ea led   n u an ce d   d if f er en ce s   b etwe en   m eth o d s .   L I ME   ex p lan atio n s   ap p lied   t o   th e  r el ief - s elec ted   ANN  m o d el  ac h iev ed   a  lo wer   av er a g e  f id elity   d r o p   o f   1 0 . 9 0 %  an d   h ig h er   r o b u s tn ess   o f   8 4 . 2 7 %,  wh ile  Gr ad - C AM   ex p lan atio n s   f o r   th e  C NN  m o d el  e x h ib ite d   a  h ig h er   f id elity   d r o p   o f   1 8 . 6 8 %  a n d   lo wer   r o b u s tn ess   o f   7 9 . 3 8 %.  T h ese  f in d in g s   p ar tially   co n tr ast  with   ea r lier   s tu d ies  th at   h av e  r ep o r ted   g r ea ter   s tab il ity   an d   f id elity   f o r   g r ad ie n t - b ased   v is u al  ex p lan atio n s   in   p l an t  d is ea s e   class if icatio n .   I n   th e   ex p er i m en ts ,   th e  s im p ler   f ea tu r e   r ep r esen tatio n s   d er iv e d   f r o m   m an u al  f ea t u r e   en g in ee r in g   co m b in e d   with   r elief   s elec tio n   m ay   h av e  co n t r ib u ted   to   m o r e  r o b u s t  lo ca l  ex p lan atio n s   wh en   p er tu r b e d   b y   d ata  au g m en tatio n s   s u ch   as r o tatio n ,   b r ig h t n ess   v ar iatio n ,   an d   Gau s s ian   n o is e.     Mo r eo v er ,   wh ile  Gr ad - C AM   p r o v id e d   v is u ally   i n tu itiv e  h e atm ap s   h ig h lig h tin g   d is ea s e  r eg io n s ,   its   q u an titativ e  r o b u s tn ess   was   s o m ewh at  lo wer ,   s u g g esti n g   t h at  ex p lan atio n   s tab ilit y   ca n   d ep en d   s tr o n g ly   o n   mod el  co m p lex ity   a n d   th e   h o m o g en eity   o f   im a g e  b ac k g r o u n d s .   T h is   d iv e r g en ce   h ig h lig h t s   th e  im p o r tan ce   o f   ev alu atin g   in ter p r etab ilit y   m eth o d s   n o t  o n ly   q u alitativ ely   b u t  also   u s in g   o b jectiv e  m etr ics  tailo r ed   to   ag r icu ltu r al   d atasets .   Ov er all,   th e   r esu lts   in d icat e   th at  w h ile  C NNs  o f f er   s u p er i o r   class if icatio n   p e r f o r m an ce ,   s im p ler   m o d els  with   f ea tu r e   s elec tio n   ca n   y ield   e x p lan atio n s   with   h ig h e r   f id elity   an d   s tab ilit y   u n d er   ce r tain   co n d itio n s ,   s u p p o r tin g   th e  ca s e  f o r   h y b r id   ap p r o ac h es  th at  b alan ce   ac cu r ac y   an d   in ter p r e tab ilit y   in   p r ec is io n   ag r icu ltu r e  a p p licatio n s .       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   co m p ar ed   two   ap p r o ac h es  f o r   p lan t  d is ea s e  cla s s if icatio n   an d   in ter p r etab ilit y :  an   ANN   lev er ag in g   m an u ally   en g in ee r ed   f ea tu r es  s elec ted   b y   r elief   an d   in ter p r eted   u s in g   L I ME ,   a n d   a  Mo b ileNetV2 - b ased   C NN  with   Gr ad - C AM   v is u al  ex p lan atio n s .   T h e   Mo b ileNetV2   m o d el   ac h iev e d   a   h ig h   class if icatio n   ac cu r ac y   o f   9 9 . 7 6 %,  c o n f ir m in g   th e   ef f ec tiv e n ess   o f   d ee p   lear n in g   in   p lan t   d is ea s e  d e tectio n .   Ho wev er ,     L I ME   ex p lan atio n s   p r o v id e d   a  lo wer   f id elity   d r o p   ( 1 0 . 9 0 %)  an d   h ig h er   r o b u s tn ess   ( 8 4 . 2 7 %)  co m p a r ed   to   Gr ad - C AM   ( 1 8 . 6 8 %  f id elity   d r o p   an d   7 9 . 3 8 %  r o b u s tn ess ) ,   in d icatin g   th at  s im p ler   m o d els  with   ex p licit   f ea tu r e  s elec tio n   ca n   y ield   m o r e  s tab le  an d   f aith f u l  ex p lan atio n s   u n d er   d ata  au g m e n tatio n s   s im u latin g   f ield   co n d itio n s .   T h ese  f in d i n g s   h ig h lig h t  th e  im p o r tan ce   o f   ev alu atin g   in ter p r etab ilit y   m eth o d s   q u an titativ ely   an d   co n tex tu ally   to   en s u r e  tr u s two r th y   d ep lo y m en t  in   p r ec is io n   ag r icu ltu r e.   Fo r   f u tu r e   wo r k ,   we  p lan   t o   ex ten d   th is   co m p ar ativ e  a n al y s is   to   m o r e  co m p lex   a n d   d iv er s e  d atasets   with   r ea l - wo r ld   f ield   im ag es  co n tain in g   b ac k g r o u n d   v a r iab ilit y   an d   o c clu s io n s .   I n co r p o r atin g   ad d iti o n al  in ter p r etab ilit y   tec h n iq u e s ,   s u ch   as  SHAP  o r   in teg r ated   g r ad ien ts ,   co u ld   p r o v id e  f u r th er   in s ig h ts   in to   th e   s tr en g th s   an d   lim itatio n s   o f   d if f er en t  ex p lan atio n   m eth o d s .   C o llab o r atio n   with   ag r icu ltu r al  e x p er ts   ca n   f u r th er   tailo r   in ter p r etab ilit y   o u tp u ts   to   s u p p o r t  in f o r m e d   d ec is io n - m ak in g   in   th e  f ield .   Mo r e o v er ,   ex p l o r i n g   h y b r id   m o d els  th at  in teg r ate  h an d cr af ted   a n d   lear n ed   f ea tu r es m ay   h el p   b ala n ce   in ter p r eta b ilit y   with   p r ed i ctiv e  p er f o r m an ce .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th e  C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       I n terp r etin g   p o ta to   d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   ex p la in a b le  a r tifi cia l in tellig en ce   ( R a ke s h   K u ma r   Gu ma s ta )   1129   Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   R a k e s h   Ku m ar   G u m a s t a   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓         Ajay   So m k u war   ✓   ✓     ✓     ✓         ✓     ✓         C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h e  au t h o r s   d ec lar e  t h at  th e r e  ar e   n o   k n o wn   co n f licts   o f   in ter est  ass o ciate d   with   th is   p u b licatio n .  T h er e  ar e  n o   f in a n cial  o r   p e r s o n al  r elatio n s h ip s   th at  co u ld   in ap p r o p r iately   in f l u en ce   o r   b ias  th e  co n ten t  o f     th is   wo r k .     DATA AV AI L AB I L I T Y   Data   av ailab ilit y   is   n o t   ap p l icab le  to   th is   p ap er   as  n o   n ew  d ata  wer e   cr ea ted   o r   a n aly ze d   i n     th is   s tu d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   R o m a n ,   M .   M .   R a h ma n ,   S .   A .   H a i d e r ,   T.   A k r a m,   a n d   S .   R .   N a q v i ,   “ I n t e g r a t i n g   f e a t u r e   se l e c t i o n   a n d   d e e p   l e a r n i n g :   a   h y b r i d   a p p r o a c h   f o r   smar t   a g r i c u l t u r e   a p p l i c a t i o n s , ”   Al g o ri t h m s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   4 ,   A p r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a 1 8 0 4 0 2 2 2 .   [ 2 ]   K .   S y e d ,   S .   S .   A .   B e g u m ,   A .   R .   P a l a k a y a l a ,   G .   V .   V .   La k s h mi ,   a n d   S .   G o r i k a p u d i ,   “ L e a f   d i s e a s e   d e t e c t i o n   a n d   c l a ssi f i c a t i o n   i n   f o o d   c r o p s   w i t h   e f f i c i e n t   f e a t u r e   d i m e n s i o n a l i t y   r e d u c t i o n , ”   PLO S   O n e ,   v o l .   2 0 ,   n o .   8 ,   A u g .   2 0 2 5 ,     d o i :   1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l . p o n e . 0 3 2 8 3 4 9 .   [ 3 ]   K .   K i r a   a n d   L.   A .   R e n d e l l ,   “ A   p r a c t i c a l   a p p r o a c h   t o   f e a t u r e   se l e c t i o n , ”   i n   M a c h i n e   L e a rn i n g   Pr o c e e d i n g s   1 9 9 2 ,   B u r l i n g t o n ,   U n i t e d   S t a t e s:   M o r g a n   K a u f ma n n ,   1 9 9 2 ,   p p .   2 4 9 – 2 5 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / B 9 7 8 - 1 - 5 5 8 6 0 - 2 4 7 - 2 . 5 0 0 3 7 - 1.   [ 4 ]   S .   C .   G i r o n e s,  S .   M u n e r a ,   M .   M .   S o b e r ,   J.  B l a sc o ,   S .   C u b e r o ,   a n d   J .   G .   S a n c h i s ,   “ A r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k s i n   a g r i c u l t u r e ,   t h e   c o r e   o f   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e :   w h a t ,   w h e n ,   a n d   w h y , ”   C o m p u t e rs   a n d   El e c t r o n i c s   i n   A g ri c u l t u re ,   v o l .   2 3 0 ,   M a r .   2 0 2 5 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 2 5 . 1 0 9 9 3 8 .   [ 5 ]   P .   S r i d h a r   a n d   P .   A n g a mu t h u ,   “ E n h a n c i n g   i ma g e   b a s e d   c l a ssi f i c a t i o n   f o r   c r o p   d i sea s e   d e t e c t i o n   u s i n g   a   mu l t i c l a s s  S V M   a p p r o a c h   w i t h   k e r n e l   c o mp a r i s o n , ”   S c i e n t i f i c   R e p o rt s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   N o v .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 8 - 0 2 5 - 2 3 5 6 8 - w.   [ 6 ]   T.   N y a w o se,   R .   C .   M a sw a n g a n y i ,   a n d   P .   K h u m a l o ,   “ A   r e v i e w   o n   t h e   d e t e c t i o n   o f   p l a n t   d i s e a s e   u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   a n d   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h e s, ”   J o u r n a l   o f   I m a g i n g ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 0 ,   S e p .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / j i ma g i n g 1 1 1 0 0 3 2 6 .   [ 7 ]   B .   S a m b a n a   e t   a l . ,   “ A n   e f f i c i e n t   p l a n t   d i se a se   d e t e c t i o n   u s i n g   t r a n s f e r   l e a r n i n g   a p p r o a c h , ”   S c i e n t i f i c   Re p o rt s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,     M a y   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 8 - 0 2 5 - 0 2 2 7 1 - w.   [ 8 ]   M .   B .   D i a l l o   e t   a l . ,   “ E n h a n c e d - R I C A P :   a   n o v e l   d a t a   a u g me n t a t i o n   s t r a t e g y   f o r   i m p r o v e d   d e e p   l e a r n i n g - b a s e d   p l a n t   d i s e a se   i d e n t i f i c a t i o n   a n d   m o b i l e   d i a g n o si s , ”   Fro n t i e rs  i n   P l a n t   S c i e n c e ,   v o l .   1 6 ,   S e p .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s. 2 0 2 5 . 1 6 4 6 6 1 1 .   [ 9 ]   E. - M .   N i k o l a d o s ,   A .   W o n g p r o mm o o n ,   O .   M .   A o d h a ,   G .   C a m b r a y ,   a n d   D .   A .   O y a r z ú n ,   “ A c c u r a c y   a n d   d a t a   e f f i c i e n c y   i n   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l s   o f   p r o t e i n   e x p r e ssi o n , ”   N a t u r e   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 4 6 7 - 0 2 2 - 3 4 9 0 2 - 5.   [ 1 0 ]   Y .   B a h r i ,   E .   D y e r ,   J .   K a p l a n ,   J .   L e e ,   a n d   U .   S h a r ma,   “ E x p l a i n i n g   n e u r a l   s c a l i n g   l a w s , ”   Pro c e e d i n g s  o f   t h e   N a t i o n a l   Ac a d e m y   o f   S c i e n c e s ,   v o l .   1 2 1 ,   n o .   2 7 ,   J u l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 7 3 / p n a s . 2 3 1 1 8 7 8 1 2 1 .   [ 1 1 ]   M .   T .   R i b e i r o ,   S .   S i n g h ,   a n d   C .   G u e s t r i n ,   “ ‘ W h y   sh o u l d   I   t r u st   y o u ? ’ :   e x p l a i n i n g   t h e   p r e d i c t i o n s  o f   a n y   c l a ssi f i e r , ”   i n   2 2 n d   AC M   S I G K D D   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   K n o w l e d g e   D i sc o v e ry   a n d   D a t a   M i n i n g ,   A u g .   2 0 1 6 ,   p p .   1 1 3 5 – 1 1 4 4 ,    do i :   1 0 . 1 1 4 5 / 2 9 3 9 6 7 2 . 2 9 3 9 7 7 8 .   [ 1 2 ]   R .   R .   S e l v a r a j u ,   M .   C o g sw e l l ,   A .   D a s,  R .   V e d a n t a m,   D .   P a r i k h ,   a n d   D .   B a t r a ,   “ G r a d - C A M :   v i s u a l   e x p l a n a t i o n s   f r o m   d e e p   n e t w o r k s  v i a   g r a d i e n t - b a se d   l o c a l i z a t i o n , ”   i n   2 0 1 7   I EEE  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r  V i s i o n ,   O c t .   2 0 1 7 ,     p p .   6 1 8 – 626 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C V . 2 0 1 7 . 7 4 .   [ 1 3 ]   R .   P .   P o r f í r i o ,   R .   N .   M a d e i r a ,   a n d   P .   A .   S a n t o s,  “ Ex p l o r i n g   e x p l a i n a b l e   A I   t e c h n i q u e s  f o r   p l a n t   d i se a se  c l a ssi f i c a t i o n   i n   d i g i t a l   a g r i c u l t u r e , ”   Pro c e d i a   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   v o l .   2 6 5 ,   p p .   1 7 5 – 1 8 2 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p r o c s. 2 0 2 5 . 0 7 . 1 7 0 .   [ 1 4 ]   R .   K u s u ma   a n d   R .   R a j k u m a r ,   “ P l a n t   l e a f   d i se a se   d e t e c t i o n   a n d   c l a ss i f i c a t i o n   u s i n g   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   t e c h n i q u e s:   a   r e v i e w , ”   I n d o n e si a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   v o l .   3 8 ,   n o .   2 ,   pp .  1 3 0 8 - 1 3 2 3 ,  M a y   2 0 2 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 3 8 . i 2 . p p 1 3 0 8 - 1 3 2 3 .   [ 1 5 ]   V .   B o p p a n a ,   “ P l a n t   d i se a se  d e t e c t i o n   u si n g   h y b r i d   M o b i l e N e t V 2 - c o m p a c t   C N N   a r c h i t e c t u r e   w i t h   LI M E  i n t e g r a t i o n , ”   J o u rn a l   o f   I n f o rm a t i o n   S y st e m s E n g i n e e ri n g   a n d   Ma n a g e m e n t ,   v o l .   1 0 ,   n o .   1 3 s,  p p .   5 5 4 – 5 6 8 ,   F e b .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 5 2 7 8 3 / j i se m.v 1 0 i 1 3 s . 2 1 1 1 .   [ 1 6 ]   M .   N a h i d u z z a ma n   e t   a l . ,   “ E x p l a i n a b l e   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l   f o r   a u t o m a t i c   mu l b e r r y   l e a f   d i s e a s e   c l a ssi f i c a t i o n , ”   Fro n t i e rs   i n   Pl a n t   S c i e n c e ,   v o l .   1 4 ,   S e p .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p l s . 2 0 2 3 . 1 1 7 5 5 1 5 .   [ 1 7 ]   V .   M .   G u t i é r r e z   e t   a l . ,   “ A I - d r i v e n   p l a n t   h e a l t h   a ss e ssm e n t :   a   c o mp a r a t i v e   a n a l y si s  o f   I n c e p t i o n V 3 ,   R e sN e t - 5 0   a n d   V i T  w i t h   S H A P   f o r   a c c u r a t e   d i se a se   i d e n t i f i c a t i o n   i n   t a r o , ”   Ag ro n o m y ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   D e c .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a g r o n o m y 1 5 0 1 0 0 7 7 .   [ 1 8 ]   S .   M .   A l h a mm a d ,   D .   S .   K h a f a g a ,   W .   M .   El - h a d y ,   F .   M .   S a m y ,   a n d   K .   M .   H o sn y ,   “ D e e p   l e a r n i n g   a n d   e x p l a i n a b l e   A I   f o r   c l a ss i f i c a t i o n   o f   p o t a t o   l e a f   d i sea ses, ”   Fro n t i e rs  i n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   7 ,   F e b .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f r a i . 2 0 2 4 . 1 4 4 9 3 2 9 .   [ 1 9 ]   K .   G o p a l a n ,   S .   S r i n i v a s a n ,   P r a g y a ,   M .   S i n g h ,   S .   K .   M a t h i v a n a n ,   a n d   U .   M o o r t h y ,   “ C o r n   l e a f   d i s e a s e   d i a g n o s i s :     e n h a n c i n g   a c c u r a c y   w i t h   r e s n e t 1 5 2   a n d   g r a d - c a m  f o r   e x p l a i n a b l e   A I , ”   B MC   Pl a n t   B i o l o g y ,   v o l .   2 5 ,   n o .   1 ,   A p r .   2 0 2 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s1 2 8 7 0 - 0 2 5 - 0 6 3 8 6 - 0.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 6 :   1 1 2 3 - 1 1 3 0   1130   [ 2 0 ]   M .   J.  K a r i m,  M .   O .   F .   G o n i ,   M .   N a h i d u z z a ma n ,   M .   A h sa n ,   J.  H a i d e r ,   a n d   M .   K o w a l s k i ,   “ E n h a n c i n g   a g r i c u l t u r e   t h r o u g h   r e a l - t i m e   g r a p e   l e a f   d i se a se   c l a ss i f i c a t i o n   v i a   a n   e d g e   d e v i c e   w i t h   a   l i g h t w e i g h t   C N N   a r c h i t e c t u r e   a n d   G r a d - C A M , ”   S c i e n t i f i c   R e p o r t s ,    v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   Ju l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 9 8 - 0 2 4 - 6 6 9 8 9 - 9.   [ 2 1 ]   S .   M o s t a f a ,   D .   M o n d a l ,   K .   P a n j v a n i ,   L.   K o c h i a n ,   a n d   I .   S t a v n e ss,   “ E x p l a i n a b l e   d e e p   l e a r n i n g   i n   p l a n t   p h e n o t y p i n g , ”   Fr o n t i e rs   i n   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   6 ,   S e p .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f r a i . 2 0 2 3 . 1 2 0 3 5 4 6 .   [ 2 2 ]   J.  A mar a ,   B .   K .   R i e s,   a n d   S .   S a mu e l ,   “ C o n c e p t   e x p l a i n a b i l i t y   f o r   p l a n t   d i se a ses   c l a ss i f i c a t i o n , ”   i n   1 8 t h   I n t e rn a t i o n a l   J o i n t   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r  V i si o n ,   I m a g i n g   a n d   C o m p u t e r   G ra p h i c s  T h e o ry   a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   2 0 2 3 ,   p p .   2 4 6 – 253 ,    d o i :   1 0 . 5 2 2 0 / 0 0 1 1 6 6 7 9 0 0 0 0 3 4 1 7 .   [ 2 3 ]   J.  Lu ,   X .   Li u ,   X .   M a ,   J.  To n g ,   a n d   J.  P e n g ,   “ I mp r o v e d   M o b i l e N e t V 2   c r o p   d i s e a se  i d e n t i f i c a t i o n   m o d e l   f o r   i n t e l l i g e n t   a g r i c u l t u r e , ”   Pe e r J   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 7 7 1 7 / p e e r j - c s. 1 5 9 5 .   [ 2 4 ]   H .   K .   K o n d a v e e t i   a n d   C .   G .   S i m h a d r i ,   “ E v a l u a t i o n   o f   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l s   u si n g   e x p l a i n a b l e   A I   w i t h   q u a l i t a t i v e   a n d   q u a n t i t a t i v e   a n a l y si s   f o r   r i c e   l e a f   d i s e a se   d e t e c t i o n , ”   S c i e n t i f i c   Re p o r t s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 8 - 025 - 1 4 3 0 6 - 3.   [ 2 5 ]   A .   B h u j e l ,   N . - E .   K i m ,   E.   A r u l mo z h i ,   J.   K .   B a s a k ,   a n d   H . - T.   K i m,  “ A   l i g h t w e i g h t   a t t e n t i o n - b a se d   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s   f o r   t o ma t o   l e a f   d i s e a s e   c l a ss i f i c a t i o n , ”   Ag r i c u l t u re ,   v o l .   1 2 ,   n o .   2 ,   F e b .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a g r i c u l t u r e 1 2 0 2 0 2 2 8 .   [ 2 6 ]   A .   M u mu n i   a n d   F .   M u mu n i ,   “ D a t a   a u g m e n t a t i o n :   a   c o mp r e h e n s i v e   su r v e y   o f   m o d e r n   a p p r o a c h e s , ”   Arr a y ,   v o l .   1 6 ,   D e c .   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a r r a y . 2 0 2 2 . 1 0 0 2 5 8 .   [ 2 7 ]   A .   R .   A l - S h a mas n e h   a n d   R .   W .   I b r a h i m ,   “ C l a ssi f i c a t i o n   o f   t o ma t o   l e a f   i mag e s  f o r   d e t e c t i o n   o f   p l a n t   d i s e a s e   u si n g   c o n f o r ma b l e   p o l y n o mi a l s   i m a g e   f e a t u r e s, ”   Me t h o d sX ,   v o l .   1 3 ,   D e c .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . mex . 2 0 2 4 . 1 0 2 8 4 4 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ra k e sh  K u m a r   G u m a sta           is   p re se n tl y   p u rsu i n g   a  P h . D .   i n   t h e   D e p a rtme n t  o f  El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g   a t   M a u lan a   A z a d   Na ti o n a l  I n stit u te  o f   Tec h n o l o g y ,   B h o p a l,   In d ia.  H e   re c e iv e d   a n   M . E.   d e g re e   i n   Dig it a l  C o m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   fro m   UIT - RG P V  Bh o p a l .   He   h a s  m o re   th a n   1 2   y e a r s  o f  e x p e rien c e   i n   re se a rc h ,   d e v e lo p m e n t,   a n d   tea c h i n g .   He   h a s  c o n d u c ted   trai n in g   f o r  i n d u stri e s.  His  a re a s  o f  e x p e rti se   a re   M ATLAB,   VLS I ,   a n d   AI.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  ra k e sh g u m a sta 4 4 @g m a il . c o m .         Dr .   Aja y   S o m k u wa r           is  p re s e n tl y   wo rk in g   a s  a  p ro fe s so r   in   t h e   D e p a rtme n t  o f   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   a t  M a u lan a   Az a d   Na ti o n a l  I n stit u te  o f   Tec h n o lo g y .   He   re c e iv e d   h is  P h . D .   fr o m   In d ian   I n stit u te  o f  Tec h n o l o g y ,   Ne w  De lh i,   I n d ia ,   in   2 0 0 3 .   He   h a s   p u b li sh e d   m o re   t h a n   1 0 0   p a p e r s  o f  n a ti o n a l  a n d   i n tern a ti o n a l   re p u te.  His  re se a rc h   a re a   in c lu d e s  si g n a l  p r o c e ss in g ,   sp e e c h   sig n a l  p r o c e ss in g ,   a n d   b i o sig n a l  e n g i n e e rin g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  As o m k u wa r@g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.