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http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/1828
???metadata.dc.type???: | Tese |
Title: | Avaliação e recomendação de espectrômetro-Vis-NIR portátil para o monitoramento da qualidade fisiológica de sementes florestais nativas |
???metadata.dc.creator???: | Ferreira, Maria Aparecida Rodrigues ![]() |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | Dantas, Barbara França |
First advisor-co: | Freitas, Sérgio Tonetto de |
???metadata.dc.description.resumo???: | O uso da espectroscopia na região do visível e infravermelho próximo (Vis-NIR) para avaliar a qualidade de sementes possibilita que, antes e durante a coleta, seja obtida uma análise inicial das características das sementes, evitando a destruição do material como ocorre no método padrão. O Vis-NIR, aliado a técnicas de machine learning (ML), contribui para desenvolver modelos que permitam avaliar a qualidade das sementes de espécies florestais nativas do bioma Caatinga. Este estudo teve como objetivo desenvolver modelos de calibração precisos com algoritmos de aprendizado de máquina para avaliar a qualidade das sementes de duas leguminosas florestais nativas do bioma Caatinga, utilizando um espectrômetro Vis-NIR portátil. Foram formados sublotes de sementes com diferentes teores de água (TA) a partir dos lotes originais, ajustando o teor por meio de hidratação ou desidratação controlada. As sementes foram colocadas sobre tela em caixas plásticas tipo "gerbox" com 40 mL de água (hidratação) ou sílica em gel (desidratação) por períodos de 24 ou 72 horas, gerando sublotes com diferentes TA. A avaliação espectral do TA das sementes (TANIR) foi feita por leitura individual com o espectrômetro portátil Vis-NIR. Após a coleta dos dados espectrais, o TA de referência (TAREF) foi medido com um método tradicional adaptado para sementes individuais. Os dados espectrais originais foram utilizados, e um filtro de amostragem foi aplicado para ajuste dos modelos. No segundo trabalho, as leituras espectrais das sementes foram seguidas pelo teste de germinação em ambas as espécies, com 25 sementes e quatro repetições por lote. Após a germinação, classificou-se as sementes quanto à capacidade de germinação e formação de plântulas (normais, anormais ou sem formação). Para determinar o vigor, as leituras também foram feitas individualmente, com as sementes incubadas em B.O.D. a 30 °C, sendo o vigor classificado em alto, baixo ou nulo. Foram avaliados quatro algoritmos discriminativos: Multilayer Perceptron (MP), Random Forest (RF), J48 e Support Vector Machine. O algoritmo Gaussian Processes foi utilizado apenas no primeiro trabalho, enquanto o J48 foi aplicado exclusivamente no segundo trabalho. O MP se destacou na predição do teor de água (TA) das sementes de Anadenanthera colubrina e Cenostigma pyramidale com os dados originais. Por outro lado, o RF apresentou resultados superiores após a aplicação do filtro de amostragem. No segundo trabalho, A. colubrina e C. pyramidale, os algoritmos Random Forest (RF) e J48 apresentaram resultados superiores na classificação de germinação, plântulas e vigor. Esses métodos se destacaram ao classificar as sementes germinadas, as que não produziram plântulas e as de alto vigor, com as maiores taxas de acerto em ambas as espécies. A combinação de Vis-NIR com aprendizado de máquina mostrou-se eficaz na discriminação entre as classes de germinação e vigor, sendo necessário, no entanto, incluir mais dados para aprimorar a precisão dos modelos. |
Abstract: | The use of visible and near-infrared (Vis-NIR) spectroscopy to assess seed quality allows an initial analysis of seed characteristics to be obtained before and during seed collection, avoiding the destruction of the material as occurs in the standard method. Vis-NIR, combined with machine learning (ML) techniques, contributes to the development of models that allow the assessment of seed quality of native forest species of the Caatinga biome. This study aimed to develop accurate calibration models with machine learning algorithms to assess the seed quality of two native forest legumes of the Caatinga biome, using a portable Vis-NIR spectrometer. Sublots of seeds with different water contents (WC) were formed from the original lots, adjusting the content through controlled hydration or dehydration. The seeds were placed on a screen in plastic boxes type "gerbox" with 40 mL of water (hydration) or silica gel (dehydration) for periods of 24 or 72 hours, generating sublots with different WC. The spectral evaluation of the WC of the seeds (WCNIR) was performed by individual reading with the portable Vis-NIR spectrometer. After collecting the spectral data, the reference WC (WCREF) was measured with a traditional method adapted for individual seeds. The original spectral data were used, and a sampling filter was applied to adjust the models. In the second study, the spectral readings of the seeds were followed by the germination test in both species, with 25 seeds and four replicates per lot. After germination, the seeds were classified according to their germination capacity and seedling formation (normal, abnormal or without formation). To determine the vigor, the readings were also performed individually, with the seeds incubated in B.O.D. at 30 °C, with vigor classified as high, low or null. Four discriminative algorithms were evaluated: Multilayer Perceptron (MP), Random Forest (RF), J48 and Support Vector Machine. The Gaussian Processes algorithm was used only in the first study, while J48 was applied exclusively in the second study. MP stood out in predicting the WC of Anadenanthera colubrina and Cenostigma pyramidale seeds with the original data. On the other hand, RF obtained better results after applying the sampling filter. In the second study, for A. colubrina and C. pyramidale, the Random Forest (RF) and J48 algorithms presented the best results in the classification of germination, seedlings and vigor. These methods stood out in classifying germinated seeds, those that did not produce seedlings and those with high vigor, with the highest accuracy rates in both species. The combination of Vis-NIR with machine learning proved to be effective in discriminating between germination and vigor classes, although it is necessary to include more data to improve the accuracy of the models. |
Keywords: | Espectroscopia Vigor de sementes Teor de água Machine learning Predição Spectroscopy Seed vigor Water content Machine learning Prediction |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | CIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA |
Language: | por |
???metadata.dc.publisher.country???: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual de Feira de Santana |
???metadata.dc.publisher.initials???: | UEFS |
???metadata.dc.publisher.department???: | DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS |
???metadata.dc.publisher.program???: | Doutorado Acadêmico em Recursos Genéticos Vegetais |
Citation: | FERREIRA, Maria Aparecida Rodrigues. Avaliação e recomendação de espectrômetro-Vis-NIR portátil para o monitoramento da qualidade fisiológica de sementes florestais nativas, 2025, 88 f., Tese (doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana. |
???metadata.dc.rights???: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/1828 |
Issue Date: | 28-Mar-2025 |
Appears in Collections: | Coleção UEFS |
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MARIA APARECIDA RODRIGUES FERREIRA - Tese.pdf | Ferreira, Maria Aparecida Rodrigues - Tese | 1.37 MB | Adobe PDF | ![]() Download/Open Preview |
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